由于電池" target="_blank">鋰離子電池在重量與容量兩方面都具有較高的能量密度，因此廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備中,。使用智能電話,、PDA及MP3播放器等設(shè)備的用戶希望在無需使用電池的情況下,，通過輸入電源" title="電源">電源為設(shè)備供電。這就需要一種被稱為“電源路徑管理”的電源架構(gòu)以單獨(dú)的路徑分別為設(shè)備系統(tǒng)供電并對(duì)電池充電,。
動(dòng)態(tài)電源路徑管理(DPPM)電池充電器" title="充電器">充電器
在最常用的電池充電和系統(tǒng)供電配置中,，系統(tǒng)負(fù)載可直接連接到電池充電器的輸出端。雖然這種架構(gòu)不僅簡便易用而且成本較低,，但由于電池充電電流的無效控制可能會(huì)引起充電異常終止和安全定時(shí)器誤報(bào)警,。
bq2403x系列DPPM電池充電器具有電源共享功能，可在為系統(tǒng)供電的同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電,。這就避免了充電終止和安全定時(shí)器等問題,，從而盡可能降低了AC適配器的額定功率并提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。這一功能還允許系統(tǒng)在為過度放電的電池充電的同時(shí)正常工作,。
電源路徑管理電池充電器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示,。當(dāng)AC適配器接通電源時(shí)，MOSFET Q1 對(duì)系統(tǒng)總線電壓VOUT進(jìn)行預(yù)穩(wěn)壓,，該值高于最大電池穩(wěn)壓值VBAT,。這就建立起了適配器輸入端與系統(tǒng)之間的直接路徑。MOSFET Q2專門用于電池充電,，所以電池與系統(tǒng)互不干擾,。當(dāng)接通并選中USB時(shí)，MOSFET Q3 全部開啟,，Q3輸出提供與USB輸出幾乎等量的輸出電壓,，并由MOSFET Q2來控制電池充電。
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圖1 電源路徑管理電池充電器的結(jié)構(gòu)簡圖 |
DPPM可動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)總線電壓,。如果由于適配器或USB的輸入電流較小而引起系統(tǒng)總線電壓降至預(yù)置值,，則電池充電電流就會(huì)減少直至輸出電壓停止下降。只有DPPM控制盡可能處于穩(wěn)態(tài)條件時(shí),，系統(tǒng)才能獲得所需電流,，并利用剩余電流對(duì)電池進(jìn)行充電。正因如此,，適配器是基于系統(tǒng)平均功率而設(shè)計(jì)的,，而不是系統(tǒng)最大峰值功率。這使設(shè)計(jì)人員可以采用額定功率較小且成本更低的適配器,。
典型DPPM應(yīng)用電路如圖2所示,。當(dāng)系統(tǒng)與電池充電器的電流總量超過AC適配器或USB的電流限制時(shí)，與系統(tǒng)總線相連的電容則開始放電,，且系統(tǒng)總線電壓也開始隨之降低,。當(dāng)系統(tǒng)總線電壓降至DPPM引腳設(shè)置的預(yù)定閾值時(shí)，充電電流降低，以防止因AC適配器過載而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰,。如果充電電流降至0A時(shí)仍然無法維持系統(tǒng)總線電壓,，則電池將暫時(shí)放電，并向系統(tǒng)供電以防止系統(tǒng)崩潰,。這就是“電池補(bǔ)充模式”,，圖3為該模式隨同DPPM實(shí)驗(yàn)波形工作的情況。
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圖2 DPPM 電池充電器 |
DPPM電壓閾值VDPPM由電阻器R3設(shè)置,，且通常低于OUT引腳的穩(wěn)壓值,，以保證系統(tǒng)安全工作。R3可由下式計(jì)算得出：
R1的作用是設(shè)置快速充電電流,，其可由下式計(jì)算得出：
R2用于設(shè)置安全定時(shí)器值,。通常要求鋰離子電池的充電溫度范圍介于0℃～45℃之間。RT1和RT2經(jīng)過編程,，可用于其他溫度范圍,。
電池充電器通過PSEL引腳可以選擇AC或USB電源作為主電源，如果選擇USB端口,，則可通過ISET2選擇最大電流。
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圖3 DPPM實(shí)驗(yàn)波形 |
該器件的三個(gè)功率MOSFET和一個(gè)電源控制器均集成在3.5x4.5毫米散熱增強(qiáng)型QFN封裝中,。熱調(diào)節(jié)環(huán)路可降低充電電流,，以防止硅芯片溫度超過125℃。無論是有源熱調(diào)節(jié)電路還是有源DPPM引起充電電流的降低,，安全定時(shí)器時(shí)間都將自動(dòng)延長,，以防止發(fā)生安全定時(shí)器誤報(bào)警的意外情況。DPPM或熱調(diào)節(jié)環(huán)路為有源時(shí)可禁用充電終止功能,。這種辦法可防止發(fā)生充電異常終止,。
結(jié)論
當(dāng)系統(tǒng)總線電壓因輸入電流不足而降至預(yù)設(shè)閾值時(shí)，DPPM會(huì)在繼續(xù)為系統(tǒng)負(fù)載供電的同時(shí)降低電池充電電流,。DPPM還完全消除了充電異常終止和安全定時(shí)器誤報(bào)警等電池與系統(tǒng)相互干擾的問題,。DPPM電池充電器非常適用于需要同時(shí)為電池充電和為系統(tǒng)供電的應(yīng)用。