升降壓電池充電控制器可滿足日益增長的電源需求

人們對功能更強大的電池供電式設備日益依賴，這會導致產品設計人員針對各個需求應用打造不同的電池充電器。Texas Instruments (TI) 利用降壓升壓電池充電控制器提供更有效率的路徑，可在寬廣的電壓範圍內提供高功率密度的電池充電。還可進行配置，對 USB 電力傳輸 (USB PD) 擴充功率範圍 (EPR) 標準的應用進行雙向充電。

設計人員無需針對各項應用開發個別的電池充電器，而是可以利用 TI 的 BQ25756 (圖 1) 電池充電器積體電路 (IC)，其具有寬廣的電壓輸入 (V_IN) 和電壓輸出 (V_OUT)，可打造通用的充電器解決方案，在不同的輸入配接器和電池配置間運用。設計人員無需為 36 V 電動自行車電池打造一個充電器，為 48 V 電池打造另一個充電器，而是開發一個兩種型號都通用的電池充電器，進而減少設計迭代和成本。

圖 1：Texas Instruments (TI) 的 BQ25756 雙向升降壓電池充電控制器。(資料來源：Texas Instruments)

設計人員可以利用 BQ25756 的優勢，針對各個電池的特定需求，客製化其板載充電曲線，需求包括高電池芯數量、高工作電壓和多種電池化學機制。只需要簡單的過渡階段，就可對新一代的電氣化產品進行充電，並可在智慧型手機、電鑽、電動自行車、可攜式充電器和太陽能面板等眾多應用中提供最佳的充電體驗。

切換式升降壓控制器可提供 4.2 V 至 70 V 的輸入電壓工作範圍，採用多重化學機制，可支援鋰離子、鋰聚合物或 LiFePO₄ 電池。若採用鋰離子和 LiFePO₄ 化學成分，此裝置會檢查電池的電壓並以不同階段對電池充電：涓流充電、預充電、恆流 (CC) 充電和恆壓 (CV) 充電。BQ25756 可支援 1 至 14 芯鋰離子電荷或 1 至 16 芯 LiFePO₄ 曲線。

在逆向模式中，此元件會從電池取得電力，並利用額外的恆流迴路，對輸入端子的電壓進行穩壓，以提供保護並支援 USB-PD EPR 電源曲線。透過 USB PD EPR，就可開發一種應用，讓電池組可以當作具有可變充電曲線的行動電源，供其他裝置使用，例如電動除草機的電池為消費者的無線吸塵器充電。

當 Apple 在 2023 年宣佈在 iPhone 15 機型上採用 USB-C 格式後，USB-C 電源和資料連接器獲得相當大的市場滲透率。很少有製造商能夠抵抗歐盟委員會在 2024 年底實施的一項要求，即新推出的行動裝置僅可採用 USB-C 配接器，例如手機、平板電腦甚至是鍵盤和耳機等。

許多裝置和充電系統都按照早期的 USB PD 規格設計，其支援最高 100 W 的功率需求。這已經是 USB 公認的標準功率範圍 (SPR)，但 EPR 可支援最高 240 W。因為 TI BQ25756 可支援超越 USB-C PD 的應用，因此很難不對這個日益普遍的規格日後的潛力感到興奮。

對通用充電器有遠見的設計人員，仍要面對現實，那就是不同裝置所仰賴的電池，在電池芯數量和電壓要求上仍有明顯差異。這就是 TI 升降壓電池充電控制器的用武之地。

當裝置充電時，升降壓電池充電器可以在來源電壓高於電池時，對來源電壓進行降壓，若情況相反，則可以對來源電壓進行升壓。BQ25756 可在寬廣的電壓範圍內提供高精度的高效率充電，並可達到 0.5% 充電電壓調節，以及 ±0.3% 的充電電流調節。可在 I²C 主機控制的充電模式下工作，並透過電阻可編程限值支援獨立充電模式。

TI 的控制器還具有太陽能充電用的自動最大功率點追蹤 (MPPT)，可確保太陽能板達到最佳效能。具有 MPPT 演算法的電池充電器可自主找到太陽能板在不同陽光條件下的最大功率點 (MPP)。TI 的升降壓電池充電器控制器具有寬廣的 V_IN 和 V_OUT 範圍，可支援太陽能板的各種輸出電壓值。

結論

TI 的 BQ25756 雙向升降壓電池充電控制器可針對工業應用打造最高功率密度的通用充電解決方案。這個業界首款無補償式升降壓充電控制器，具有高達 70 V 的輸入和高達14 芯電池的工作範圍，若設計人員想要打造能支援多種應用和裝置的新一代充電器，這是強大的新選擇。