對于工程師來(lái)說(shuō)，當不同的工程有不同的電池充電需求時(shí)，設計使用可充電電池并為消費者提供出色充電體驗的應用可能具有挑戰性。如果對每個(gè)應用使用專(zhuān)用的電池充電器，會(huì )增加設計時(shí)間，因為您必須重新設計、調試和重新鑒定每個(gè)新電路。
試想一下，能否通過(guò)選擇適用于各種工程的電池充電器來(lái)盡可能地減少開(kāi)發(fā)時(shí)間？具有寬輸入電壓 (VIN) 和輸出電壓 (VOUT) 范圍的單電池充電器集成電路 (IC) 使您能夠在具有不同輸入適配器和電池配置的各種應用中使用相同的充電器，從而幫助縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。
除了幫助縮短設計時(shí)間外，使用寬 VIN 和 VOUT 充電器還可助您探索太陽(yáng)能和雙向充電等新技術(shù)，從而優(yōu)化消費者的充電體驗。本文將介紹寬 VIN 和 VOUT 降壓/升壓電池充電器的優(yōu)勢。
使用單個(gè)電池充電器IC為多種設計提供支持
電動(dòng)自行車(chē)電池充電系統設計便是一個(gè)通過(guò)對不同車(chē)型使用相同電池充電器 IC 而受益的應用示例，其中涉及一種稱(chēng)為擴展功率范圍 (EPR) 的全新USB 電力輸送 (PD) 標準，輸出功率高達 240W，VIN 高達 48V。鑒于更高的 EPR 功率和使用標準 USB Type-C® 適配器的便利性，設計人員正在尋求為電動(dòng)自行車(chē)實(shí)現 USB PD EPR 充電，這需要將電池充電器 IC 集成到電動(dòng)自行車(chē)電池包中。
但電動(dòng)自行車(chē)公司具有不同的車(chē)型，且電池化學(xué)物質(zhì)和充電電壓也各不相同。與 36V 電池的電動(dòng)自行車(chē)使用一種電池充電器充電而 48V 電池的電動(dòng)自行車(chē)使用另一種電池充電器充電相比，兩種車(chē)型使用相同的電池充電器會(huì )更便捷。支持 USB PD EPR 適配器的全電壓范圍也有助于盡可能減少不同車(chē)型之間所需的設計更改工作量。要實(shí)現通用性，該電池充電器必須具有寬 VIN 和 VOUT 范圍，分別用于支持 USB PD EPR 輸入和 36V 至 48V 的電池電壓。
雙向充電與 USB PD EPR 充電相關(guān)，是寬 VIN 和 VOUT 電池充電器支持的一項新功能。如圖 1 所示，當電池充電器處于正向模式時(shí)，可以對電動(dòng)自行車(chē)電池等電池進(jìn)行充電，在反向模式下則從同一 USB Type-C 端口對電池進(jìn)行放電。該應用還具有一個(gè)新功能，即除了常規操作之外，它還是一個(gè)移動(dòng)電源，消費者可從中受益。要支持移動(dòng)電源功能，電池充電器需要具備寬 VIN 和 VOUT 范圍以及雙向充電功能，以便在正向和反向模式下支持各種輸入和輸出電壓組合。
圖 1：通過(guò) USB 為電動(dòng)自行車(chē)充電（上）和通過(guò)電動(dòng)自行車(chē)為個(gè)人設備充電（下）
不同日照強度下的太陽(yáng)能充電
太陽(yáng)能電池板為消費者提供了一種在附近無(wú)電網(wǎng)電源插座的情況下為產(chǎn)品充電的方式。由于太陽(yáng)能電池板的輸出用作電池充電器的輸入，因此明確太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn) (MPP) 十分重要（如圖 2 所示）。如果電池充電器的輸入功率較低，則充電電流也較低，從而導致充電時(shí)間較長(cháng)。具有最大功率點(diǎn)跟蹤 (MPPT) 算法的電池充電器將在不同日照條件下自主確定太陽(yáng)能電池板的 MPP。使用寬 VIN 和 VOUT 降壓/升壓電池充電器有助于支持太陽(yáng)能電池板可能的輸出電壓值范圍。
圖 2：太陽(yáng)能充電方框圖
移動(dòng)式發(fā)電站也將受益于具有 MPPT 算法的充電器。對于太陽(yáng)能充電應用，使用具有自主 MPPT 算法的電池充電器設計充電系統有助于充分利用太陽(yáng)能電池板來(lái)縮短充電時(shí)間。
寬 VIN 和 VOUT 電池充電器
BQ25756 降壓/升壓電池充電器在輸入和輸出端支持 70V 的工作電壓和高達 20A 的充電電流，能夠滿(mǎn)足 240W 的最大 USB PD EPR 功率大小。除了具有寬 VIN 和 VOUT 范圍外，BQ25756 還是一款雙向電池充電器，支持從同一 USB Type-C 端口進(jìn)行充電和放電。該器件采用先進(jìn)的 MPPT 算法實(shí)現太陽(yáng)能充電，甚至可以在各種日照條件下（包括部分背陰）確定多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)太陽(yáng)能電池板的 MPPT。憑借寬 VIN 和 VOUT 范圍、雙向充電和 MPPT 功能，BQ25756 可用于諸多設計。
結語(yǔ)
在設計中采用具有寬 VIN 和 VOUT 范圍的充電器可在多個(gè)應用中重復使用同一電路，有助于減少工程師的開(kāi)發(fā)時(shí)間。 假設您需要設計全新的電動(dòng)工具產(chǎn)品系列， 分別為電鉆、熱風(fēng)槍和鼓風(fēng)機選擇不同的電池充電器會(huì )增加工作量，因為您需要了解三種充電器。 與使用多個(gè)不同的充電器相比，對這些電動(dòng)工具使用相同的充電器有助于縮短了解和開(kāi)發(fā)時(shí)間。
此外，寬 VIN 和 VOUT 充電器支持工程師采用新技術(shù)，如 USB Type-C™ 電力輸送和太陽(yáng)能充電。 借助 BQ25756 等具有 MPPT 算法的寬 VIN 和 VOUT 充電器，工程師可設計隨時(shí)隨地使用太陽(yáng)能電池板充電、同時(shí)為消費者提供快速充電體驗的產(chǎn)品。 將 BQ25756 與 德州儀器 USB-C PD 控制器組合使用，可免去一款適配器只適用于一種設備的麻煩。 這一組合讓消費者能夠利用雙向充電功能，并使用通用 USB-C 適配器為許多應用充電，包括電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)和移動(dòng)式發(fā)電站。寬 VIN 和 VOUT 充電器既可優(yōu)化客戶(hù)充電體驗，又可縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。 |
