凯利讯半导体

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可穿戴设备充电电源解决方案的探讨

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  可穿戴电子市场正在蓬勃发展。从娱乐到健身和医疗保健,多功能可穿戴设备帮助人们完成许多任务。这种装置通常由电池供电,必须定期有效地快速充电。由于空间有限,可穿戴设备如智能手表、健身腕带,和耳机的要求很小,小功率充电器。

  德克萨斯仪器等电力半导体供应商发布了一系列快速充电的锂离子(李离子)和锂聚合物(Li pol)电池的不同容量的解决方案。一个这样的解决方案是TI公司的bq25100,单节锂离子充电器,是在一个0.9毫米×1.6毫米WCSP封装。根据供应商,它是业界最小的,最低功率线性充电器,可精确控制快速充电电流低至10毫安或高达250毫安。事实上,TI声称bq25100提供了一半大小的现有充电器解决方案的市场解决方案。相比之下,TI和竞争对手的其他充电器集成电路的尺寸大约为2毫米×2毫米。


  线性充电器

  推荐的输入电压范围为TI的bq25100(图1)为3.5 V,最大值为30 V和6.5 V输入过压保护。为了支持锂离子电池,该器件支持最小1毫安充电终止电流,并处理输出漏电流下降到75 NA。因此,它是专为低功耗可穿戴应用,需要非常低的充电电流。

  德克萨斯仪器bq25100图像

  

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  图1:设计的bq25100收取单节锂离子或锂聚合物电池。

  的bq25100提供了一个单一的输出功率的收费单节锂离子或锂聚合物电池。本质上,电池的充电分为三个阶段:预调节、恒流和恒压。预充电或预充电恢复完全放电的电池,快速充电恒流安全充电,电压调节确保电池完全达到安全容量。然而,在所有充电阶段,内部控制回路监视IC结温,如果内部温度阈值超过,则降低充电电流。充电器IC的数据表表明,充电器的功率级和充电电流检测功能是完全集成的。

  在一个5伏直流电源中的应用,并从ISET引脚进行检查,以确保任何短裤充电周期是适当的。如果电池电压低于VO(LOWV)阈值(图2),电池被认为是排放和预处理周期开始,每TI的描述。正如供应商解释的,预充电电流的量可以用早产引脚编程。它的百分之一的快速充电电流(10至100%)作为预充电电流。根据制造商,预充电电流可以设置为更高的帐户系统加载,同时使电池得到适当的条件。换句话说,早产引脚是一个双功能引脚。它设置预充电电流水平以及终止阈值水平。图2所示的完整充电配置文件显示,终止“电流阈值”大约是预充电编程电流水平的一半。

  德克萨斯仪器bq25100电池充电的轮廓图像

  

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  图2:电池充电配置文件包括热调节阶段。

  一旦电池电压充至VO(LOWV)阈值,快速充电启动和应用的快速充电电流。快速充电电流恒定,它提供了充大头,用ISET引脚编程。此外,功耗在充电器是最高的快速充电与较低的电池电压。因此,如果集成电路的结温达到125°C,它进入一个热调节阶段,使定时器时钟减慢一半,并根据需要降低充电电流以保持温度再上升。完整的充电配置图如图2所示。通常情况下,在正常工作条件下,集成电路的结温小于125°C,并且不启动热调节。

  一旦电池充电到调节电压,电压环控制,并保持电池在规定的电压,直到电流变细到终止阈值。TI指出,如果需要,可以禁用终止。

  评价bq25100充电器IC工作在一个真正的系统,TI已经准备好一个评估板,bq25100evm标记,这是一个完整的单细胞充电器的解决方案,李离子

  用于可穿戴设备和低功耗的便携式应用的聚合物李电池。此评价模块的主要特点包括可编程充电电流,预充电/终止电流,输入操作范围为4.45至6.45 V,状态信号的LED指示和可用于测试目的的关键信号的测试点,易于探针挂钩。


  更多的选择

  对于更高的充电电流,德州仪器有其他选择。一个很好的例子是bq24230 / 32,完全兼容的USB充电器支持高达500 mA输出电流充电电流监测。该单元可通过USB接口或AC适配器进行操作,能够处理25 mA到500 mA之间的充电电流。充电器的输入电压范围同样高,输入过压保护。其结果是,它支持低成本,无管制的适配器,根据TI。此外,USB输入电流限制精度和启动序列允许bq2423x IC满足USB-IF浪涌电流规格。此外,输入动态电源管理(vin-dpm)防止充电器崩溃设计不当或配置不正确的USB源。其他功能还包括如充做和电源良好状态指示、动态电源路径管理(DPPM)、热保护和紧凑的QFN封装。

  与低功耗的可穿戴设备如智能手表、健身手环、耳机成为超薄,制造商正在充电远离传统的Micro USB或插头和插座式连接。取而代之的是采用无线感应充电。由无线功率联盟(WPC)建立的气调标准的半导体器件可以很容易地适应这种低功耗应用。TI的bq51003制作专门用于无线充电接收器。它与线性充电器IC像bq25100或bq24232调节和管理流到锂离子电池串联工作。结合这些设备,TI已经准备齐兼容的无线充电器参考设计(图3)为低功耗设备。的tida-00318超小尺寸(5 X15毫米),并提供低充电电流降到10毫安到250毫安的电流与终止支持低至1毫安。

  德克萨斯仪器(WPC)兼容无线充电器参考设计

  

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  图3:TI齐(WPC)-采用了公司的bq51003及其超低电流一个细胞李离子线性充电器IC bq25100兼容的无线充电器参考设计。

  总之,一些设计选项可供设计者开发李和李电池在可穿戴产品中的充电解决方案。这些选项的目的是让设计师选择最好的选择,将提供最佳的价格/性能在最短的时间内。