Texas Instruments bq25730 Buck-Boost-Akkuladeregler

Der Texas Instruments bq25730 Buck-Boost-Akkuladeregler ist ein synchroner NVDC-Buck-Boost-Akkuladeregler. Das Bauteil lädt einen 1- bis 4-Zellen-Akku aus einer großen Auswahl von Eingangsquellen auf, einschließlich USB-Adapter, Hochspannungs-USB-C-Power-Delivery(PD)-Quellen und herkömmlichen Adaptern. Dadurch wird eine Lösung mit einem hohen Wirkungsgrad und einer geringen Anzahl Komponenten für platzbeschränkte 1- bis 5-Zellen-Akkuladeapplikationen bereitgestellt. Die Narrow-VDC-Buck-Boost-Architektur vermeidet den direkten Leistungspfad von der Eingangsquelle zur Systemspannung, wodurch ein großer Eingangsspannungsbereich und gleichzeitig ein enger Systemspannungsbereich implementiert wird. Ein enger Systemspannungsbereich ist für eine schnellere Akku-Ergänzung und niedrigere MOSFET-Werte für den Wandler der nächsten Stufe wichtig.

Die NVDC-Konfiguration erlaubt es, das System basierend auf der Batteriespannung zu regeln, aber nicht unter die Mindestspannung des Systems zu fallen. Das System läuft auch dann noch, wenn der Akku komplett entladen oder entfernt wird. Wenn die Lastleistung die Eingangsquellenwerte überschreitet, geht die Batterie in den Ergänzungsmodus und verhindert, dass das System überlastet wird. Während des Einschaltens versetzt das Ladegerät den Wandler entsprechend der Zustände der Eingangsquelle und des Akkus in die Buck-, Boost- oder Buck-Boost-Konfiguration. Das Ladegerät wechselt automatisch ohne Host-Steuerung zwischen Buck-, Boost- und Buck-Boost-Konfiguration.

In Abwesenheit einer Eingangsquelle unterstützt der bq25730 von Texas Instruments die USB-On-the-Go-Funktion (OTG) von 1- bis 4-Zellen-Akkus, um 3 V bis 24 V auf einem VBUS mit einer Auflösung von 8 mV zu erzeugen. Die Anstiegsrate des OTG-Ausgangsspanungsübergangs kann so konfiguriert werden, das sie mit der USB-PD 3.0 PPS-Spezifikation konform ist. Die neueste Version der USB-C-PD-Spezifikation umfasst ein Fast Role Swap (FRS), um sicherzustellen, dass eine Rollenumkehrung bei der Stromversorgung zeitgerecht stattfindet, so dass beim/bei den Bauteil(en), die mit dem Taktgeber verbunden sind, ein kurzzeitiger Leistungsverlust oder Störungen verhindert werden. Dieses Bauteil integriert das FRS in Übereinstimmung mit der PD-Spezifikation.

Merkmale

  • Die Leistungspfadsteuerung durch den Akku-MOSFET implementiert ein unabhängiges sofortiges Einschalten der Systemspannung ohne Akku oder mit leerem Akku
  • Programmierbare Schaltfrequenz von 400 kHz/800 kHz für einen hohen Wirkungsgrad/eine hohe Leistungsdichte
  • Buck-Boost-NVDC-Ladegerät (Narrow Voltage DC, NVDC) für USB-C-PD-Schnittstellenplattform (Power Delivery, PD)
    • Eingangsbereich von 3,5 V bis 26 V zum Laden eines 1- bis 5-Zellen-Akkus.
    • Ladestrom von bis zu 16,2 A/8,1 A mit einer Auflösung von 128 mA/64 mA basierend auf einem Messwiderstand von 5 mΩ/10 mΩ
    • Eingangsstrombegrenzung von bis zu 10 A/6,35 A mit einer Auflösung von 100 mA/50 mA basierend auf einem Messwiderstand von 5 mΩ/10 mΩ
    • Unterstützt Eingangsstromeinstellung für USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 und USB-Power-Delivery
    • Eingangsstrom-Optimierer (ICO) zur Maximierung der Eingangsleistung ohne Überlastung der Adapter
    • Nahtloser Übergang zwischen Buck-, Boost-Boost- und Boost-Betrieb
    • Eingangsstrom- und -spannungsregelung (IINDPM und VINDPM) gegen Quellenüberlastung
  • Patentiertes Schaltfrequenz-Dithering-Muster von TI für EMI-Rauschdämpfung
  • Patentierter Durchgangsmodus (PTM) von TI für die Steigerung des Systemleistungswirkungsgrads und ein schnelles Laden des Akkus, wodurch ein Wirkungsgrad von 99 % erreicht wird
  • Eingangs- und Batteriestromüberwachung über dedizierte Pins
  • Integrierter 8-Bit-ADC zur Überwachung von Spannung, Strom und Leistung
  • Batterie-Ergänzungssystem, wenn ein Adapter vollständig geladen ist
  • Idealdiodenbetrieb im Batterie-MOSFET-Ergänzungsmodus
  • Versorgung des USB-Anschlusses aus dem Akku (USB OTG)
    • OTG von 3 V bis 24 V mit einer Auflösung von 8 mV
    • Ausgangsstrombegrenzung von bis zu 12,7 A/6,35 A mit einer Auflösung von 100 mA/50 mA basierend auf einem Messwiderstand von 5 mΩ/10 mΩ
  • I2C-Host-Steuerschnittstelle für eine flexible Systemkonfiguration
  • Hohe Genauigkeit für die Regelung und Überwachung
    • ±0,5 % Ladespannungsregelung
    • ±3 % Ladestromregelung
    • ±2,5 % Eingangsstromregelung
    • Eingangs-/Ladestromüberwachung von ±2 %
  • Sicherheit
    • Thermische Abschaltung
    • Eingangs-, System- und Akku-Überspannungsschutz
    • Eingangs-, MOSFET- und Induktivitäts-Überstromschutz
  • 32-Pin-WQFN-Gehäuse von 4,0 mm × 4,0 mm

Applikationen

  • Sauerstoffkonzentrator, Beatmungsgeräte, Vakuum-Roboter
  • Tablet (Multimedia), drahtloser Lautsprecher

Applikationsdiagramm

Applikations-Schaltungsdiagramm - Texas Instruments bq25730 Buck-Boost-Akkuladeregler
Veröffentlichungsdatum: 2021-03-08 | Aktualisiert: 2022-03-11