越來越依賴功能更強大的電池供電設(shè)備，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計人員不得不為每種所需的應(yīng)用構(gòu)建不同的電池充電器。Texas Instruments (TI) 通過升降壓型電池充電控制器提供了一條更有效的充電方法，可在較寬的電壓范圍內(nèi)為高功率密度電池充電。通過 USB 功率輸送 (USB PD) 擴展功率 (EPR) 標準應(yīng)用，該器件還可進行雙向充電配置。

設(shè)計人員無需為每種應(yīng)用單獨開發(fā)電池充電器，而是可采用具有寬電壓輸入 (VIN) 和電壓輸出 (VOUT) 的 IT BQ25756（圖 1）電池充電器集成電路 (IC)，創(chuàng)建可用于不同輸入適配器和電池配置的通用型充電器解決方案。設(shè)計人員無需為 36 V 電動自行車電池和 48 V 電池分別設(shè)計充電器，而是可以為這兩種型號開發(fā)一種通用型電池充電器，以減少設(shè)計迭代并降低成本

圖 1：exas Instruments 的 BQ25756 雙向升降壓電池充電控制器。（圖片來源： Texas Instruments）

設(shè)計人員可利用 BQ25756 可定制型板載充電配置文件來滿足每種電池的特定需求，具體包括高電池數(shù)、高工作電壓和多種電池化學(xué)性質(zhì)。他們可以輕松過渡到為下一代電氣化產(chǎn)品充電，并為智能手機、電鉆、電動自行車、便攜式充電器和太陽能板等各種應(yīng)用提供最佳充電體驗。

開關(guān)模式升降壓控制器的輸入電壓工作范圍為 4.2 V 至 70 V，可支持鋰離子、聚合物鋰離子或 LiFePO4 電池的多種化學(xué)成分。對于鋰離子和 LiFePO4 化學(xué)電池，該器件可檢查電池電壓，并在不同階段為電池充電：涓流充電、預(yù)充電、恒流 (CC) 充電和恒壓 (CV) 充電。BQ25756 可為 1 至 14 芯鋰離子電池充電或 1 至 16 芯 LiFePO4 電池充電。

在反向模式下，該器件從電池汲取電能并調(diào)節(jié)輸入端電壓，同時增加了一個恒流環(huán)路以提供保護，從而支持 USB-PD EPR 電源配置文件。USB PD EPR 使得應(yīng)用開發(fā)成為可能，在這種應(yīng)用中，電池組可作為其他設(shè)備的充電電源，而其他設(shè)備的充電曲線是可變的，例如電動割草機電池可為消費類無繩吸塵器充電。

當 Apple 于 2023 年宣布將在 iPhone 15 機型上采用 USB-C 電源和數(shù)據(jù)連接器時，USB-C 電源和數(shù)據(jù)連接器獲得了相當大的市場滲透率。歐盟委員會規(guī)定，在 2024 年底之前，新的移動設(shè)備（如手機、平板電腦，甚至鍵盤和耳機）只能使用 USB-C 適配器。

許多設(shè)備和充電系統(tǒng)都是按照早期的 USB PD 規(guī)范設(shè)計的，該規(guī)范支持高達 100 W 的功率需求。這被認為是 USB 的標準功率范圍 (SPR)，而 EPR 可支持高達 240 W 的功率。雖然 TI BQ25756 可支持 USB-C PD 以外的應(yīng)用，但是這一不斷普及的規(guī)范的開發(fā)潛力太令人振奮不已。

設(shè)計人員在設(shè)想更加通用的充電器時，仍必須考慮不同設(shè)備所依賴的電池在電池芯數(shù)和電壓要求上存在很大差異這一現(xiàn)實。這正是 TI 的升降壓電池充電控制器發(fā)揮重要作用的地方。

當設(shè)備充電時，如果源電壓高于電池電壓，升降壓型電池充電器可對源電壓進行降壓；如果源電壓低于電池電壓，則對源電壓進行升壓。BQ25756 實現(xiàn)了在寬電壓范圍內(nèi)進行高效充電，具有高精度、0.5% 充電電壓調(diào)節(jié)和 ±0.3% 充電電流調(diào)節(jié)能力。該器件在 I2C 主機控制充電模式下工作，并通過電阻可編程限值支持獨立充電模式。

TI 控制器還具有用于太陽能充電的自動最大功率點跟蹤 (MPPT) 功能，可確保太陽能板發(fā)揮最佳性能。采用 MPPT 算法的電池充電器可在不同日照條件下自動找到太陽能板的最大功率點 (MPP)。TI 的升降壓型電池充電器控制器的寬 VIN 和 VOUT 范圍可支持各種不同的太陽能板輸出電壓值。