随着USB-C的出现,工程师和消费者都开始迷恋通用电池充电的概念。一般来说,消费者需要多种不同类型的适配器来为他们不同的设备充电。
设计通用充电解决方案的愿望,可以从几乎任何输入源充电电池,使降压升压转换器成为工程师的最爱。
通用充电系统和DC-DC转换器
在设计通用充电系统时,工程师价值降压 - 升压转换器因为无论输入电压是高是低,它们都能有效地给电池充电。然而,设计工程师想要添加更多的功能,而不仅仅是单向充电,为此,其他组件是必要的。
为了支持USB On-Go(OTG)规范,充电系统通常使用DC-DC转换器在适配器断开连接时为外部设备电源。
图形描绘了不同电池供电设备所需的不同类型的充电器。图片由德州仪器公司
这通常是在考虑电源低效率的情况下实现的,以保持这个DC-DC变换器开着,导致大量的静态功耗。这种权衡是设计工程师在电源解决方案中实现快速角色交换时必须面对的问题。
电源和大小是充电解决方案的关键
毋庸置疑,在设计充电方案时,最重要的考虑因素是能效。一个充电系统要有用,它必须是高效的;这意味着在输入和输出之间必须有最小的功率损耗。
面积是一个重要的设计考虑因素,与功率密切相关。今天,消费者要求像智能音箱这样的产品缩小尺寸。不幸的是,通常不可行的缩小系统的电力效率低。
框图USB PD充电解决方案的示例。图片由德州仪器公司
例如,假设一个系统在给定的面积内以热量的形式耗散了大量的能量。现在,如果我们把这个系统缩小到面积的一半同时保持功率不变,每个面积的热量会是原来的两倍。这样,每个区域的高功耗可能导致系统不可靠,在极端情况下,系统故障。
这可能是设计人员在缩放充电系统时克服的值得注意的障碍。
TI的新款Buck-Boost电池充电器ic
德州仪器在设计时就考虑到了很多设计痛点BQ25790和BQ25792BUCK-BOOST电池充电器IC。
BQ25792简化示意图。图片由德州仪器公司
这些新的集成电路据说可以简化系统级设计多亏了它们高水平的功能集成。值得注意的是,该ic允许使用一种新颖的备份模式进行双向操作,这允许芯片支持OTG模式和在整个USB PD电压范围(从2.8 V到22 V)的快速角色交换。这一特性有效地消除了对上述DC-DC变换器的需求。
USB - c型FRS如何通过一个buck-boost充电器实现。图片由德州仪器公司
与此同时,该IC在30瓦时显著地拥有97%的能效。这种功率效率使得TI能够将该芯片缩小为“业界最小的集成高效充电器”。德州仪器公司声称,这种充电器提供155兆瓦/毫米的功率,使其功率密度比竞争产品高两倍。
针对USB PD和USB-C.
对于那些想要创造更通用的充电系统,同时又想缩小设计规模的设计工程师来说,这种集成电路看起来非常有用。这些充电器,针对USB PD应用,允许广泛的功能,这可能意味着明显更简单的系统设计。在系统级提供更简单的设计,同时提供更高的功率密度和更小的尺寸,使芯片具有吸引力。
总而言之,这款芯片可以改变工程师设计其USB-C电源系统的方式。