德州儀器 BQ25790 和 BQ25792 是兩個(gè)降壓-升壓型電池充電器集成電路，它們集成了適當(dāng)?shù)?a target="_blank">電源管理，提供最大的功率密度和高達(dá) 97% 的通用快速充電效率。

新的 BQ25790 和 BQ25792 解決方案支持低靜態(tài)電流，并提供為 USB Type-C 的整個(gè)輸入電壓范圍（3.6V 至 24V）內(nèi)從一到四節(jié)串聯(lián)電池和高達(dá) 5A 的充電電流充電的靈活性， USB PD 和無(wú)線應(yīng)用。這些新解決方案適用于小型個(gè)人電子設(shè)備、便攜式醫(yī)療設(shè)備和樓宇自動(dòng)化應(yīng)用。

“USB-Type-C / PD 適配器越來(lái)越受歡迎，正在成為一種通用充電標(biāo)準(zhǔn)。BQ25790 和 BQ25792 的高功率密度性能可以幫助設(shè)計(jì)工程師利用來(lái)自 USB-PD 的更高輸入功率，并為不同 （1-4s） 電池配置提供靈活性，”德州電池管理解決方案產(chǎn)品線經(jīng)理 Samuel Wong 說(shuō)道儀器。

快速充電

有限的電池壽命會(huì)損害智能手機(jī)用戶的自主權(quán)。盡管它們的尺寸很大，但最新的智能手機(jī)電池非常出色，但無(wú)論它們多么重要，它們的尺寸仍然有限。制造商試圖讓手機(jī)越來(lái)越節(jié)能，但這些手機(jī)一直被用于越來(lái)越耗電的應(yīng)用。結(jié)果是，如果只充電一次，您的電池通常不會(huì)持續(xù)到晚上。

快速充電允許您使用一些技術(shù)技巧快速恢復(fù)設(shè)備的電池壽命。用于快速充電的電池充電器也作用于電壓值，以顯著增加功率輸出。

充電標(biāo)準(zhǔn)是化學(xué)和物理的復(fù)雜組合，由于每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都有其局限性，不兼容本身可能是一個(gè)問(wèn)題。當(dāng)電流流過(guò)智能手機(jī)電池時(shí)，它們會(huì)充電。更高的電流和更高的電壓可以更快地為電池充電，但它們的容量有限。充電調(diào)節(jié)器 （IC） 通過(guò)調(diào)節(jié)流入和流出電池的整體電流來(lái)防止危險(xiǎn)的電流浪涌。

USB Type-C 供電 （USB PD） 為各種應(yīng)用中的快速高效充電提供了有用的替代方案。USB PD 的輸出電壓范圍可針對(duì)具有不同電池配置的不同電池供電設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，以利用 USB PD 的 5 W 至 100 W （20 V / 5 A） 功率譜。

TI 的升降壓 IC

通用充電允許從汽車適配器或 USB-PD 適配器充電，為各種設(shè)備帶來(lái)新的靈活性和便利性，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域。雙向充電加強(qiáng)了移動(dòng)充電 （OTG）。

設(shè)計(jì)人員正在尋找能夠延長(zhǎng)電池運(yùn)行時(shí)間、利用最大容量、同時(shí)有效充電和減少散熱以最大限度減少充電器 IC 內(nèi)的功率損耗以滿足消費(fèi)者期望的解決方案。

全新 TI 集成降壓-升壓充電器 IC 系列（包括 BQ25790 和 BQ25792）使用 USB PD 輸入在 3.6V 至 24V 輸入電壓范圍內(nèi)為 1S 至 4S 電池充電時(shí)具有更大的靈活性。這些器件使用功耗極低的充電 IC 來(lái)延長(zhǎng)運(yùn)行期間的電池運(yùn)行時(shí)間，并在不使用應(yīng)用程序時(shí)盡可能節(jié)省電池電量。除了超低功耗外，充電器還有一個(gè)充電定時(shí)器，允許在正常充電周期以上進(jìn)行額外充電，從而使電池達(dá)到最大容量充電。

BQ25790 和 BQ25792 是多節(jié)降壓-升壓充電器，靜態(tài)電流小于 1μA。結(jié)合 8 mΩ 的極低電池 FET 電阻，工程師可以進(jìn)一步最大限度地延長(zhǎng)電池工作時(shí)間，以滿足需要額外工作時(shí)間的應(yīng)用（圖 1）。

圖 1：BQ25790 框圖

“便攜式電子設(shè)計(jì)中的靜態(tài)電流存在兩個(gè)主要挑戰(zhàn)。Samuel Wong 說(shuō)，第一種靜態(tài)電流是關(guān)斷模式，可在設(shè)備運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間延長(zhǎng)保質(zhì)期。他繼續(xù)說(shuō)道，“BQ25790 和 BQ25792 提供低至 0.6uA 的關(guān)斷模式。關(guān)斷模式不僅最大限度地減少了 IC 電流消耗，而且還完全切斷了系統(tǒng)與電池的連接，從而避免了系統(tǒng)功耗。因此，允許電池保持滿容量數(shù)月。第二種靜態(tài)電流是用于為系統(tǒng)供電的電池模式。這些升降壓電池充電器最大限度地減少了 IC 消耗的電流，以提供更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。”

新型升降壓充電器完全集成了以下組件：金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)晶體管 （MOSFET）、電池 FET、電流感應(yīng)電路和雙輸入選擇器開(kāi)關(guān)。組件數(shù)量的減少對(duì)于智能揚(yáng)聲器等應(yīng)用特別有價(jià)值，隨著市場(chǎng)采用率的提高，這些應(yīng)用的尺寸更小，價(jià)格也更低。

“組件集成總是在面積、成本和性能方面進(jìn)行權(quán)衡。BQ25790 和 BQ25792 分別在 《10mm2 （WCSP） 或 16mm2 （QFN） 封裝內(nèi)集成了四個(gè)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器 MOSFET、一個(gè)電池 FET 和兩個(gè)電流檢測(cè)電阻器。這將解決方案尺寸顯著縮小了 50% 以上，從而使 PCB 占位面積的功率密度增加了一倍。憑借我們的高效電源轉(zhuǎn)換器和創(chuàng)新封裝，充電器支持高達(dá) 155mW/mm2。小型集成解決方案不僅提高了功率密度，而且還通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和最小的 BOM 提供了更好的用戶體驗(yàn)，”Samuel Wong 說(shuō)。

近年來(lái)，升降壓充電器越來(lái)越受歡迎，因?yàn)樗軌驈膸缀跞魏屋斎朐礊殡姵爻潆姴M足 Type-C 和 PD USB 適配器的需求。廣泛采用 USB Type-C 的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是通向通用適配器和相應(yīng)減少電子垃圾的現(xiàn)實(shí)途徑。高功率密度升降壓充電器不僅應(yīng)集成通用功能充電塊，還應(yīng)集成其他功能，例如 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。圖 2 顯示了 USB PD 充電解決方案的系統(tǒng)框圖。

圖 2：USB PD 充電解決方案的框圖

當(dāng)適配器不存在時(shí)，DC/DC 轉(zhuǎn)換器對(duì)電池進(jìn)行放電以產(chǎn)生 VBUS 穩(wěn)壓并為外部設(shè)備供電。在沒(méi)有適配器的情況下，放電電源路徑中的背靠背 MOSFET 將打開(kāi)，將輸出電壓 U3 切換到 VBUS 并保持 VBUS 電壓。這使 DC/DC 轉(zhuǎn)換器始終處于開(kāi)啟狀態(tài)。

圖 3：完全集成的升降壓充電

圖 3 所示的完全集成的升降壓充電器可以簡(jiǎn)化 USB PD 充電解決方案的系統(tǒng)范圍設(shè)計(jì)。外部背靠背 MOSFET 集成到充電器中，作為輸入過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)電路、控制邏輯和驅(qū)動(dòng)電路的一部分。這些特性消除了框圖中支持輸入電源路徑管理和輸入電流檢測(cè)的單元。

圖 4：?jiǎn)蝹€(gè)升降壓充電器實(shí)現(xiàn)的 USB Type-C FRS

圖 5：從 VBUS 接收器到 VBUS 源的降壓-升壓充電器 FRS

集成升降壓充電器實(shí)現(xiàn)了一種新的備份模式，可以監(jiān)控 VBUS 電壓；VBUS 電壓降至預(yù)設(shè)閾值以下表示移除適配器，以支持 Type-C USB 端口的 FRS。快速角色交換 （FRS） 是 USB PD 3.0 的一項(xiàng)重要新功能，提供電源的設(shè)備可以快速更改其電源角色，成為能源消耗者，以保持一致的數(shù)據(jù)連接。FRS 有助于防止在突然電源浪涌影響流入設(shè)備的電流時(shí)可能發(fā)生的任何數(shù)據(jù)丟失（圖 4 和 5）。

審核編輯：郭婷