設(shè)計(jì)支持寬輸入電壓和電池電壓范圍的應(yīng)用

對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)，當(dāng)不同的工程有不同的電池充電需求時(shí)，設(shè)計(jì)使用可充電電池并為消費(fèi)者提供出色充電體驗(yàn)的應(yīng)用可能具有挑戰(zhàn)性。如果對(duì)每個(gè)應(yīng)用使用專用的電池充電器，會(huì)增加設(shè)計(jì)時(shí)間，因?yàn)槟仨氈匦略O(shè)計(jì)、調(diào)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(yīng)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(shè)計(jì)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(fèi)者的充電體驗(yàn)。本文將介紹寬 VIN 和 VOUT 降壓/升壓電池充電器的優(yōu)勢(shì)。

使用單個(gè)電池充電器 IC 為多種設(shè)計(jì)提供支持

電動(dòng)自行車(chē)電池充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)便是一個(gè)通過(guò)對(duì)不同車(chē)型使用相同電池充電器 IC 而受益的應(yīng)用示例，其中涉及一種稱為擴(kuò)展功率范圍 (EPR) 的全新 USB 電力輸送 (PD) 標(biāo)準(zhǔn)，輸出功率高達(dá) 240W，VIN 高達(dá) 48V。鑒于更高的 EPR 功率和使用標(biāo)準(zhǔn) USB Type-C? 適配器的便利性，設(shè)計(jì)人員正在尋求為電動(dòng)自行車(chē)實(shí)現(xiàn) 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(shè)計(jì)更改工作量。要實(shí)現(xiàn)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(xiàng)新功能。如圖 1 所示，當(dāng)電池充電器處于正向模式時(shí)，可以對(duì)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(duì)電池進(jìn)行放電。該應(yīng)用還具有一個(gè)新功能，即除了常規(guī)操作之外，它還是一個(gè)移動(dòng)電源，消費(fèi)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(shè)備充電（下）

不同日照強(qiáng)度下的太陽(yáng)能充電

太陽(yáng)能電池板為消費(fèi)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(dǎo)致充電時(shí)間較長(zhǎng)。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(duì)于太陽(yáng)能充電應(yīng)用，使用具有自主 MPPT 算法的電池充電器設(shè)計(jì)充電系統(tǒng)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(dá) 20A 的充電電流，能夠滿足 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(xiàn)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(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)中采用具有寬 VIN 和 VOUT 范圍的充電器可在多個(gè)應(yīng)用中重復(fù)使用同一電路，有助于減少工程師的開(kāi)發(fā)時(shí)間。 假設(shè)您需要設(shè)計(jì)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(jī)選擇不同的電池充電器會(huì)增加工作量，因?yàn)槟枰私馊N充電器。 與使用多個(gè)不同的充電器相比，對(duì)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(shè)計(jì)隨時(shí)隨地使用太陽(yáng)能電池板充電、同時(shí)為消費(fèi)者提供快速充電體驗(yàn)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(shè)備的麻煩。 這一組合讓消費(fèi)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(yīng)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)化客戶充電體驗(yàn)，又可縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。