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线性、开关还是直充?单芯电池充电IC如何选择
日期:2022-09-19
单芯开关模式充电IC

在单芯电池充电IC里,降压开关模式充电IC用得很多,典型的降压开关模式充电IC的架构中系统由降压转换器输出(存在输入时)或电池供电。降压开关模式充电IC解决了效率上的限制,通过拓展外部组件面积,更大的电路面积在更高的电荷电流下具有更高的效率(>90%),多用于各种手持设备和便携式电源组。

三级降压开关模式充电IC通过更高的开关频率,有着更高的效率(>95%)和功率密度。当然现在很多开关模式充电IC可以根据输入源和电池状况将转换器设置为降压、升压或降压-升压配置,足够宽的工作电压范围增加了单芯电池充电中开关模式充电IC在各类应用场景中的灵活性。

单芯充电,线性到直充

典型的线性充电IC由两个用以隔离输入和输出端子的双向阻塞开关组成,两个开关之间的引脚被称为PMID。在有输入存在的正常运行期间,第一开关打开并使输入短路到PMID,而第二开关调节其电阻来调整电池输出处的电流和电压。

线性充电IC是简单且直接的充电设计,可以做到很小的尺寸与极低的静态电流。这种类型的充电器可以在低充电电流下实现很高的调节精度(如0.5%调节电压精度),并且因为没有高频开关回路,相比于开关模式大大减少了EMI问题。不过由于其效率只取决于输入电压与电池电压的比值η=VBAT/VIN,相对来说效率会偏低一些。

在1A以下的充电应用,线性充电IC应用得非常多,而且现在线性充电IC封装越来越小,静态电流越来越低,可以明显延长电池寿命,是小型可穿戴设备非常受欢迎的一类充电设计。加之温度监控、热调节等功能的引入,整个系统的运行极为可靠。

Flash直充在和线性充电IC相同的架构下,通过让VIN接近VBAT,大大提高了充电效率。直充充电IC把调节器卸载到了外部适配器,将输入直接连接到充电器,实现95%以上的效率。在这种方案里,所有调节都由主处理器执行,尽可能减少移动设备内部的损耗,具有非常高的充电电流(>4A)。这意味着直充充电IC需要一个可以实现高精度调节的适配器,配合专用主机进行调节。

 

虽然Flash直充架构效率已经很高,但另一种直充架构,SC直充,这种直充架构效率更高,可以达到8A充电电流。如下图,希荻微的直充充电IC HL7132,在4.5A电流下效率可达到超过97%的高效率;南芯的SC8551,充电电流最大支持8A,效率可达到98%;伏达的NU2205在2:1充电模式下效率为98.0%,在1:1充电模式下效率最高达到了99.2%。这也是大功率快充背后的杀手锏。


摘至电子发烧友


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