電池補充供電模式

　　基于輸入電流或者輸入電壓的DPM可在電源不崩潰的情況下從適配器獲得大功率。對于一些便攜式設備而言，例如：智能電話和平板電腦等，系統(tǒng)負載通常是動態(tài)的，并且有高脈沖電流。即使是充電電流已降至零，如果出現脈沖電流的系統(tǒng)的峰值功率高于輸入功率怎么辦？如果不主動控制，則輸入功率電源可能會崩潰。

　　一種解決方案是，增加適配器的額定功率，但這會增加適配器的體積和成本。另一種解決方案是，開啟MOSFET Q4對電池放電而非充電，從而暫時性地為系統(tǒng)提供更多的功率。組合運用DPM控制和電池補充供電模式，可優(yōu)化適配器，以提供平均功率而非大峰值系統(tǒng)功率，從而降低成本，并實現小的解決方案尺寸。

　　提高系統(tǒng)性能設計考慮

　　如平板電腦和智能電話等便攜式設備，均要求實現瞬時開機功能，從而提供良好的用戶體驗。這就意味著，不管電池是完全充電還是深度放電，插入適配器時系統(tǒng)都要瞬時開啟。

　　例如，我們假設，系統(tǒng)使用一塊單節(jié)鋰離子電池，如圖1和2所示。如果在沒有MOSFET Q4的情況下，電池直接連接至系統(tǒng)，則系統(tǒng)總線電壓(VBUS)與電池電壓一樣。電壓小于3V的一塊深度放電電池，可能會阻止系統(tǒng)開啟。用戶可能不得不等待電池充電至3.4V以后才能開啟系統(tǒng)。為了支持瞬時開啟功能，我們添加了MOSFET Q4，以便工作在線性模式下，實現對深度放電電池充電的同時維持小系統(tǒng)工作電壓。小系統(tǒng)電壓通過開關式轉換器調節(jié)，而Q4的充電電流則通過一個線性控制環(huán)路來調節(jié)。一旦電池電壓達到小系統(tǒng)電壓，MOSFET Q4便完全開啟。它的充電電流通過同步降壓轉換器的占空比來調節(jié)。所以，系統(tǒng)電壓始終維持在小系統(tǒng)工作電壓和大電池電壓之間，以為系統(tǒng)供電。

　　在一個5V的USB充電系統(tǒng)中，電源和電池之間的所有串行電阻都會影響充電效率。充電通路的電阻由FET Q1、Q2及Q4的“導通”電阻以及USB線纜約250 mΩ的電阻共同組成。如果線纜電壓下降，充電器輸入電壓很少能達到4.5V。因此，設計一種FET“導通”電阻低的充電器，可以小化充電時間，這一點至關重要。圖3比較了使用 TI bq24190 USB/適配器充電器設計和80 mΩ充電通路額外電阻替代設計的充電時間。我們可以看到，相比另一種設計，由于輸入電壓達到4.5V，bq24190設計的充電時間縮短了20%。

　　 延遲電池使用時間

　　當然，電池容量越高，電池使用時間也就越長。對于一個單電池供電的系統(tǒng)而言，通常要求3.3V的輸出電壓，其典型小系統(tǒng)電壓為3.4V左右。如果MOSFET Q4的“導通”電阻為50 mΩ，并且電池放電電流為3A，則電池截止電壓為3.55V。這就意味著，超過15%的電池容量并未得到利用。為了大化電池使用時間，MOSFET Q4的“導通”電阻必須盡可能地小。例如，“導通”電阻為10 mΩ，并且峰值電池放電電流同樣為3A，則電池截止電壓為3.43V。相比50 mΩ的“導通”電阻，它所提供的電池電量多10%。

　　圖4顯示了一個使用集成MOSFET的高效、單電池I2C充電器舉例。這種充電器同時支持USB和AC適配器輸入，適用于平板電腦和便攜式媒體設備。集成了所有4個功率MOSFET，同時MOSFET Q1和Q4用于檢測輸入電流和電池充電電流，從而進一步小化系統(tǒng)的解決方案尺寸。這種充電器還可區(qū)分USB端口和適配器，以快速設置正確的輸入電流限制。另外，充電器可以單獨工作(即使在系統(tǒng)關閉的情況下)，擁有內部默認充電電流、充電電壓、安全計時器和輸入電流限制。這種充電器還具有USB On-the-Go(OTG)功能，其工作在增壓模式下，通過電池在USB輸入端提供5V、1.3A輸出。

　　散熱性能

　　對于那些具有超薄外形的便攜式設備而言，散熱性能至關重要，因為用戶可以很容易地感覺到來自印刷電路板的發(fā)熱情況。這種熱是由一些高功耗組件所產生，例如：電池充電器等。要想解決這個問題，使用高效的充電器和良好的電路板布局非常重要。為了進一步提高散熱性能，bq2419x系列產品內部使用了一個熱調節(jié)環(huán)路。它通過在器件達到預設結點溫度時降低充電電流，來控制大結點溫度。圖5顯示了bq24190設計的測得電池充電效率。使用5V USB輸入時，它的效率可高達94%。9V輸入和4A充電電流時，溫升僅32°C。