Ein Batterie-Buck-Boost-Laderegler für Multi-Chemie-Batterieladeanwendungen

New TP4056 Lithium Cell Charger Module with Battery Protection (April 2019).

Anonim

Ein Batterie-Buck-Boost-Laderegler für Multi-Chemie-Batterieladeanwendungen


Texas Instruments hat kürzlich den neuen SMBus-Multi-Chemie-Batterie-Abwärts-Aufwärts-Laderegler für wiederaufladbare Batteriesysteme veröffentlicht, die hocheffiziente Lösungen erfordern.

Der bq25708 von Texas Instruments ist ein synchroner Narrow-Voltage-DC (NVDC) Buck-Boost-Laderegler, der 1-zu-4-Zellen-Batterien der chemischen Typen Li +, LiFePO 4, NiCd, NiMH und Bleisäure laden kann. Er akzeptiert Eingangsspannungen von 3, 5 VDC bis 24 VDC und unterstützt somit eine Vielzahl von Stromquellen, einschließlich Legacy USB (2.0 und 3.0), USB 3.1 (Typ C) und herkömmliche AC-zu-DC-Adapter.

Abbildung 1. Das bq25708 IC- und Anwendungsdiagramm von Texas Instruments. Bilder aus dem Datenblatt (PDF) und TI.com.

Dieser IC wurde entwickelt, um in Kombination mit einer CPU besonders effektiv zu sein (Notebooks und Tablet-PCs gehören zu den empfohlenen Anwendungen): Er kann die Stromversorgungsbedingungen eines Systems überwachen und mit einer Host-CPU kommunizieren, um ihn zu drosseln Optimieren Sie die Leistung bei Bedarf, wenn beispielsweise die verfügbare Leistung reduziert wird.

Hohe Effizienz

In Abhängigkeit von verschiedenen Parametern ist dieser Wandler in der Lage, beeindruckend hohe Wirkungsgrade zu erzielen. Wenn beispielsweise die Eingangsspannung (V IN ) bei 12 V liegt, ist V OUT konfiguriert, entweder 11, 1 oder 14, 8 V zu erzeugen, und der Ausgangsstrom liegt zwischen 2 und 3 A, der Wirkungsgrad des Umrichters nähert sich 97%, wie zu sehen ist in der Abbildung unten.

Bei geringen Lastbedingungen wird ein Wirkungsgrad von 87% erreicht, wenn VIN 12 V, V OUT 9, 2 V und I OUT 50 mA sind. Wie im Datenblatt angegeben, sind die hohen Wirkungsgrade unter Schwachlastzuständen möglich, teilweise aufgrund der Fähigkeit des IC, während einer Schwachlastsituation auf PFM (Pulsfrequenzmodulation) umzuschalten.

Gemäß Abschnitt 8.3.3.3 (Pulsfrequenzmodulation) des Datenblattes beträgt die minimale Frequenz 25 kHz.

Abbildung 2. Niedriglast- und Hochlastströme zeigen ziemlich beeindruckende Wirkungsgrade. Zeichnungen aus dem Datenblatt (PDF).

Dynamische Energieverwaltung

Dieser Batterieladesteuerer verfügt über Dynamic Power Management (DPM), das den Stromfluss abhängig vom Leistungsbedarf des Systems steuert. Wenn zum Beispiel der Controller gerade die Batterie auflädt und die Stromanforderungen des Systems plötzlich ansteigen, reagiert der Controller, indem er die Menge an Strom reduziert, die zu der Batterie fließt, um einen Stromadapter-Überstromzustand zu verhindern. Oder, als ein anderes Beispiel, wenn die Systemleistungsanforderungen die Nennleistung des Netzadapters übersteigen, dann ermöglicht es die Steuerung der Batterie, ihre Energie an das System abzugeben, was vorübergehend erlaubt, dass die Batterie als eine zusätzliche Einheit wirkt Energiequelle. Nett!

Darüber hinaus kann der Laderegler die gesamte Plattformleistung (Systemstrom) sowohl vom Netzteiladapter als auch von der Batterie überwachen. Dies ist die entscheidende Information, die es der Steuerung ermöglicht, zu "wissen", wenn die Systemleistung beginnt, die Gesamtleistung zu übersteigen, die sowohl von dem Stromadapter als auch von der Batterie verfügbar ist. Und wenn eine solche Bedingung auftritt, verwendet der bq25708 sein PROCHOT (Prozessor-heiß) -Signal, das ein aktives niedriges Signal ist, um dem Prozessor zu "erzählen", dass er zurückdrosselt (dh seine Leistung entsprechend der für das System verfügbaren Leistung optimiert).

Benötigt viele externe Komponenten

Wie in der folgenden Abbildung zu sehen ist, benötigt dieser scheinbar leistungsstarke, intelligente und vielseitige Laderegler viele externe Komponenten. Glücklicherweise hat TI innerhalb von Abschnitt 9 ( Anwendung und Implementierung ) - allerdings mit einer Warnung, die besagt, dass TI weder die Genauigkeit oder Vollständigkeit der Anwendungsleitlinien für das Design mit dem bq25708 gewährleistet, noch einige externe Komponenten, wie den Induktor, ausgewählt Eingangs- und Ausgangskondensatoren und MOSFETs. Sie haben auch Layout-Richtlinien zur Verfügung gestellt.

Abbildung 3. Der bq25708 benötigt viele externe Komponenten. Diagramm aus dem Datenblatt (PDF).

Ein Evaluierungsmodul … erscheint in Kürze "// www.ti.com/lit/pdf/SLUUBG6" target = "_ blank"> Benutzerhandbuch, ich konnte nicht bestätigen, dass dieses EVM tatsächlich existiert. Ich kann nur davon ausgehen, dass sich das Modul bei TI noch in der Entwurfs- und / oder Testphase befindet. Das folgende Bild zeigt den Testaufbau des Auswertemoduls.

Abbildung 5. Testaufbau mit dem Evaluierungsmodul, aus dem Benutzerhandbuch (PDF).

Hatten Sie die Gelegenheit, den neuen SMBus-Multi-Chemie-Batteriestand-Boost-Laderegler von TI zu verwenden, oder haben Sie sein Evaluierungsmodul gefunden oder gekauft? Dann hinterlassen Sie einen Kommentar und erzählen Sie uns von Ihren Erfahrungen.