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设计支持宽输入电压和电池电压范围的应用

发布日期:2023-12-01 点击次数:234
    对于工程师来说,当不同的工程有不同的电池充电需求时,设计使用可充电电池并为消费者提供出色充电体验的应用可能具有挑战性。如果对每个应用使用专用的电池充电器,会增加设计时间,因为您必须重新设计、调试和重新鉴定每个新电路。
    试想一下,能否通过选择适用于各种工程的电池充电器来尽可能地减少开发时间?具有宽输入电压 (VIN) 和输出电压 (VOUT) 范围的单电池充电器集成电路 (IC) 使您能够在具有不同输入适配器和电池配置的各种应用中使用相同的充电器,从而帮助缩短开发时间。
    除了帮助缩短设计时间外,使用宽 VIN 和 VOUT 充电器还可助您探索太阳能和双向充电等新技术,从而优化消费者的充电体验。本文将介绍宽 VIN 和 VOUT 降压/升压电池充电器的优势。
使用单个电池充电器IC为多种设计提供支持
    电动自行车电池充电系统设计便是一个通过对不同车型使用相同电池充电器 IC 而受益的应用示例,其中涉及一种称为扩展功率范围 (EPR) 的全新USB 电力输送 (PD) 标准,输出功率高达 240W,VIN 高达 48V。鉴于更高的 EPR 功率和使用标准 USB Type-C® 适配器的便利性,设计人员正在寻求为电动自行车实现 USB PD EPR 充电,这需要将电池充电器 IC 集成到电动自行车电池包中。
 
    但电动自行车公司具有不同的车型,且电池化学物质和充电电压也各不相同。与 36V 电池的电动自行车使用一种电池充电器充电而 48V 电池的电动自行车使用另一种电池充电器充电相比,两种车型使用相同的电池充电器会更便捷。支持 USB PD EPR 适配器的全电压范围也有助于尽可能减少不同车型之间所需的设计更改工作量。要实现通用性,该电池充电器必须具有宽 VIN 和 VOUT 范围,分别用于支持 USB PD EPR 输入和 36V 至 48V 的电池电压。
    双向充电与 USB PD EPR 充电相关,是宽 VIN 和 VOUT 电池充电器支持的一项新功能。如图 1 所示,当电池充电器处于正向模式时,可以对电动自行车电池等电池进行充电,在反向模式下则从同一 USB Type-C 端口对电池进行放电。该应用还具有一个新功能,即除了常规操作之外,它还是一个移动电源,消费者可从中受益。要支持移动电源功能,电池充电器需要具备宽 VIN 和 VOUT 范围以及双向充电功能,以便在正向和反向模式下支持各种输入和输出电压组合。
图 1:通过 USB 为电动自行车充电(上)和通过电动自行车为个人设备充电(下)
不同日照强度下的太阳能充电
    太阳能电池板为消费者提供了一种在附近无电网电源插座的情况下为产品充电的方式。由于太阳能电池板的输出用作电池充电器的输入,因此明确太阳能电池板的最大功率点 (MPP) 十分重要(如图 2 所示)。如果电池充电器的输入功率较低,则充电电流也较低,从而导致充电时间较长。具有最大功率点跟踪 (MPPT) 算法的电池充电器将在不同日照条件下自主确定太阳能电池板的 MPP。使用宽 VIN 和 VOUT 降压/升压电池充电器有助于支持太阳能电池板可能的输出电压值范围。
图  2:太阳能充电方框图
    移动式发电站也将受益于具有 MPPT 算法的充电器。对于太阳能充电应用,使用具有自主 MPPT 算法的电池充电器设计充电系统有助于充分利用太阳能电池板来缩短充电时间。
宽 VIN 和 VOUT 电池充电器
    BQ25756 降压/升压电池充电器在输入和输出端支持 70V 的工作电压和高达 20A 的充电电流,能够满足 240W 的最大 USB PD EPR 功率大小。除了具有宽 VIN 和 VOUT 范围外,BQ25756 还是一款双向电池充电器,支持从同一 USB Type-C 端口进行充电和放电。该器件采用先进的 MPPT 算法实现太阳能充电,甚至可以在各种日照条件下(包括部分背阴)确定多个串联或并联太阳能电池板的 MPPT。凭借宽 VIN 和 VOUT 范围、双向充电和 MPPT 功能,BQ25756 可用于诸多设计。
结语
    在设计中采用具有宽 VIN 和 VOUT 范围的充电器可在多个应用中重复使用同一电路,有助于减少工程师的开发时间。  假设您需要设计全新的电动工具产品系列,  分别为电钻、热风枪和鼓风机选择不同的电池充电器会增加工作量,因为您需要了解三种充电器。  与使用多个不同的充电器相比,对这些电动工具使用相同的充电器有助于缩短了解和开发时间。 
    此外,宽 VIN 和 VOUT 充电器支持工程师采用新技术,如 USB Type-C™ 电力输送和太阳能充电。  借助 BQ25756 等具有 MPPT 算法的宽 VIN 和 VOUT 充电器,工程师可设计随时随地使用太阳能电池板充电、同时为消费者提供快速充电体验的产品。  将 BQ25756 与 德州仪器 USB-C PD 控制器组合使用,可免去一款适配器只适用于一种设备的麻烦。  这一组合让消费者能够利用双向充电功能,并使用通用 USB-C 适配器为许多应用充电,包括电动工具、电动自行车和移动式发电站。宽 VIN 和 VOUT 充电器既可优化客户充电体验,又可缩短开发时间。    
 






















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