3862芯片电动车充电器电路图(汽车电瓶充电器电路图)

OR选项电源路径管理(旁路模式)

对于OR选项电源路径管理(也称为旁路模式或直通法),由外部开关管理电池充电和系统路径。这种方法优化了储能容量,并能在电池故障时提供保护功能。OR选项电源路径管理遵循两个基本原则:

  • VIN存在时,VIN直接连接至系统
  • 没有VIN时,VBATT直接连接至系统

采用OR选项,电源路径管理系统必须能够承受 VIN。同时,系统电压(VSYS) 不会被调节。另外,在这种拓扑中,由于两个电源轨是分开的,电池不能通过额外的电流来补充系统电源。但采用窄电压直流(NVDC) 电源路径架构可以缓解此问题。

窄电压直流(NVDC)电源路径管理

窄电压直流 (NVDC) 电源路径管理是一种常见的方法,它具备的多种优势如下所述:

  • 即使电池电压很低,系统也可以即时开机
  • 系统电压追踪电池电压,从而可降低充电产生的热量;而且由于无需承受外部 VIN,因而支持较低电压的系统设计
  • 输入电量不足时,电池可补充系统
  • 系统可以与电池完全断开,以适应运输模式、过流保护 (OCP) 或欠压保护 (UVP) 等情况

具备NVDC,充电器IC可以提供两个独立的输出(分别来自系统与电池),从而允许充电器IC将系统电压调节至高于电池电压。NVDC 还提供运输模式选项。在运输模式下,当没有 VIN时,可以禁用位于电池和系统节点之间的内部电池 FET,从而将电池与系统输出完全断开。该功能有效消除了产品未售出时产生的系统电流消耗,从而延长了电池使用时间。

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图4: NVDC电源路径管理架构

NVDC 架构通过以下方式调节电压:

  1. 如果 VBATT 降至 VSYS_MIN 以下,系统电压将调节至 VSYS_REG_MIN。同时,电池 FET 工作于线性模式,根据 VBATT为电池充电。另外,VSYS_MIN 可通过 I2C 接口设置。
  2. 如果 VBATT 超过 VSYS_MIN + VBATT_GRD(约 60mV),则电池 FET 完全导通。 电池之间的压差即为电池 FET 的 VDS,充电电流环路由变换器的 PWM 控制实现。
  3. 如果充电暂停或完成,系统电压将被调节至最大值。
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图5:VSYS 随 VBATT 的变化曲线

充电器IC拓扑结构

充电器IC拓扑主要有两种类型:线性充电器IC和开关充电器IC,后者可进一步分为升压、降压和升降压充电器IC(参见图 6)。 下面将详细介绍这些拓扑结构。

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图6: 充电器IC拓扑结构

线性充电器IC

线性充电器IC通常体积小、简单而且性价比高。这类充电器IC由于没有开关所以噪声较低;但受封装尺寸的限制,较高的充电电流会产生较高功耗。因此,线性充电器因其小体积而非常适合便携式物联网 (IoT) 设备,如健身器材配件、智能手表和蓝牙耳机等。

开关充电器IC

在中、大电流下,开关充电器IC比线性充电器IC更高效,并且在宽输入电压 (VIN) 范围内具有更高的适应性。不过,开关充电器IC还需要一个电感器和更多的电容器,这会增加成本、复杂性并占用更多的 PCB 空间。 对具有较大电池的应用,或需要更高效率以实现快充功能的应用,建议选择开关充电器IC。这类充电器IC是高密度系统的理想之选,例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、移动电源和扬声器。开关充电器IC主要有三种不同类型:降压(buck/step-down)、升压(boost/step-up)和升降压(buck-boost),升降压充电器IC可以将输出调节至高于或低于输入电压。在选择开关充电器IC时,需要考虑以下两个问题:

  1. VIN范围是多少?(例如,它是用于 5V USB 应用还是 USB PD 应用)
  2. 电池组电压范围是多少?(这取决于电池组中串联的电池数量)

一旦确定了这些问题,就可以轻松确定开关充电器IC拓扑。通常,开关充电器IC用于充电电流高于 500mA 的应用。

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