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经由进程降压-升压充电和USB Type-C PD手艺更大水平地进步功率密度

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经由进程降压-升压充电和USB Type-C

宣布日期:2021-01-23 00:00 来历:http://xtlcw.com 点击:

经由进程降压-升压充电和USB Type-C PD手艺更大水平地进步功率密度



近几年,降压-升压型充电器变得愈来愈风行,由于它可以或许或许或许从几近任何输出源为电池充电,不管输出电压是高于或低于电池电压。



为撑持挪动USBOTG充电规格,当适配器不存在时,电池经由进程DC/DC转换器放电,在VBUS输出一个恒定电压去给外部装备供电。若是USB Type-C端口须要撑持疾速脚色互换(FRS)的功效,则必须开启DC/DC转换器并一直处于待机状况,即便已将适配器拔出long8:USB Type-C端口。当适配器断开时,放电电源途径中的背对背MOSFETs敏捷翻开,将U3输出电压通报给VBUS并坚持VBUS电压不跌落。在这个进程中,一直坚持DC/DC转换器开启的状况现实上会给全部体系形成额定的静态电流丧失。

图2中所示的选集成降压-升压充电芯片可以或许或许简化USB PD充电处理计划的体系级设想。起首,将输出电流检测电路集成到芯片中。经由进程该电路检测到的输出电流,充电器供给输出电流调理和输出电流过流掩护来防止适配器过载。其次,作为输出过电压和过电流掩护电路的一局部,外部背对背MOSFET的节制逻辑和驱动电路也被集成到充电器中。这些功效使得从框图中消弭撑持输出功率途径办理和输出电流检测的单位成为可以或许或许。


经由进程完成四个FETs的降压-升压转换器的双向操纵,充电芯片自身可以或许或许撑持OTG形式。当适配器拔出USB端口时,充电芯片以正向充电形式任务,功率从VBUS流向电池。当适配器断开时,功率从电池流向VBUS。VBUS处的OTG输出电压笼盖从2.8 V到22 V的全USB PD电压规模,具备10mV可编程步长,与USB PD 3.0规格兼容。




图2选集成降压-升压充电芯片。


为了撑持USB Type-C端口的FRS功效,此集成降压-升压充电芯片完成了一种新的备用形式。在本文中,备用形式是指降压-升压充电芯片从正向充电形式到反向OTG形式的疾速转换,从而防止总线电压的跌落。检查图3中的操纵框图,适配器毗连到USB端口,为体系供电,并经由进程降压-升压功率级为电池充电。同时,适配器可以或许或许从充电器的PMID输出为体系配件供电。若是降压-升压充电芯片不撑持备用形式的话,当适配器断移走时,电池依然可以或许或许经由进程芯片外部的FET为体系供电。但是,PMID上的配件供电可以或许或许会掉电。


充电芯片启用备用形式后,可以或许或许或许监测VBUS电压。VBUS电压跌落低于预设阈值可以或许或许作为适配器已移除的旌旗灯号。一旦充电芯片检测到适配器已移除,它将以敏捷的从正向充电形式切换到反向OTG形式,操纵电池放电的能量去保持住VBUS电压,并自行完成FRS。当适配器移除时,体系自身和体系配件的供电都可以或许或许从适配器无缝地切换到电池,如许的作法可以或许或许从框图中消弭用于OTG形式和FRS的DC/DC转换器。


图4显现了充电芯片用作撑持FRS的备用形式的测试波形。在USB1处毗连了9 V适配器作为输出电源。当适配器拔出后,充电芯片翻开ACFET1-RBFET1将适配器接入VBUS。该波形的测试前提是,PMID处有1 A的电流给体系附件供电,BAT处有1 A的充电电流。当9 V适配器电压(VAC)移除时,充电芯片敏捷的从正向充电形式转向反向OTG形式, 仍可以或许或许将PMID和VBUS保持在5 V,同时延续向1 A PMID负载供电。




图3 用单个降压-升压充电器完成USB Type-C FRS。




图4 从VBUSsink 到 VBUSsource的降压-升压充电器FRS。


以上描写的一切功效都有助于简化USB PD充电处理计划的体系级设想,并且TI已在新型降压-升压充电芯片BQ25790和BQ25792中完成。这些充电芯片撑持从3.6 V到24 V的输出电压规模为1到4节串连电池充电,输出规模笼盖了全部USB PD电压规模。


这些功效接纳2.9 mm×3.3 mm晶圆尺寸封装或4 mm×4 mm方形扁平无铅封装。全部充电处理计划可以或许或许或许供给45 W的功率,功率密度约为100 W/in2(150mV/mm2),是市场同类产物的两倍。


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