工業(yè)醫(yī)療設(shè)備、機(jī)器人吸塵器、無(wú)人機(jī)和大功率揚(yáng)聲器等電氣設(shè)備都需要多電池充電器來(lái)供電，而多電池充電器的傳統(tǒng)解決方案通常由幾個(gè)分立的功率MOSFET和多個(gè)輔助器件組成。

圖1?展示了一個(gè)傳統(tǒng)的解決方案。設(shè)計(jì)人員至少需要三個(gè)功率MOSFET，其中兩個(gè)用于功率變換，另一個(gè)用于防止電池電荷回流至輸入端；控制回路也必不可少，它包括采樣電路、補(bǔ)償電路、PWM發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)器；另外，還需要提供保護(hù)電路，用于指示輸入源狀態(tài)、工作條件的變化以及其他功能。

這些分立的組件導(dǎo)致了復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程、高故障率、較大的電路板尺寸以及較高的BOM成本。因此，我們需要對(duì)其改進(jìn)。

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低故障率并節(jié)省設(shè)計(jì)成本，集成解決方案是必然的發(fā)展。半集成或全集成解決方案能夠解決多電池充電器傳統(tǒng)解決方案所面臨的問(wèn)題，并加快產(chǎn)品上市時(shí)間。

圖2?顯示了一個(gè)半集成解決方案。在該方案中，所有控制回路（包括保護(hù)和指示）都集成在專用IC中。這樣就無(wú)需設(shè)計(jì)補(bǔ)償參數(shù)、編寫復(fù)雜的代碼或進(jìn)行復(fù)雜的PCB布局，從而縮短了設(shè)計(jì)過(guò)程。但是，分立的MOSFET仍然會(huì)導(dǎo)致電路板尺寸過(guò)大。

在全集成解決方案中，三個(gè)低導(dǎo)通電阻功率MOSFET和所有控制環(huán)路都集成在一個(gè)器件中?（見(jiàn)圖3）。這大大縮短了設(shè)計(jì)過(guò)程，減小了BOM尺寸，并提升了效率。

表1列出了集成解決方案和傳統(tǒng)解決方案的BOM?？梢钥闯?，集成解決方案（尤其是全集成解決方案）大大減小了電路板尺寸。

創(chuàng)新

全集成多電池充電器具有許多優(yōu)勢(shì)。例如，MPS的MP2759是一款高度集成的開(kāi)關(guān)充電器，它專為1至6節(jié)串聯(lián)鋰離子或鋰聚合物電池組的充電應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該IC在3mmx3mm的封裝內(nèi)集成了三個(gè)功率MOSFET以及模擬控制電路，只需很少的外部電路就可以可靠、安全地工作。

全集成充電系統(tǒng)

圖4?顯示了全集成解決方案的典型應(yīng)用電路。其功率級(jí)需要一個(gè)電感和三個(gè)電容，并且只需很少的外部組件即可實(shí)現(xiàn)完整的充電功能

現(xiàn)代電池充電器一般分四個(gè)階段為電池組充電：涓流電流充電、預(yù)充電、恒流充電和恒壓充電（參見(jiàn)圖5）。通過(guò)將所有控制回路集成到一個(gè)設(shè)備中，充電變得快速、簡(jiǎn)單而可靠。

由于集成了低導(dǎo)通電阻MOSFET，MP2759之類的全集成解決方案可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)97％的效率（見(jiàn)圖6）。這些解決方案還提供出色的散熱性能，例如，MP2759外殼溫度升高42.3°C時(shí)的散熱圖(如圖7所示)。

通過(guò)簡(jiǎn)單的外部電路實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展

電源路徑管理

理想的集成解決方案應(yīng)提供電源路徑管理功能，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軌電源的優(yōu)先分配。MP2759采用一種通用的電源路徑管理方法。它在電池和系統(tǒng)之間連接了一個(gè)外部P溝道MOSFET（也稱為BATTFET），系統(tǒng)負(fù)載施加在PMID引腳上，而B(niǎo)ATTFET的柵極由IN引腳信號(hào)驅(qū)動(dòng)?（見(jiàn)圖8）。

在沒(méi)有輸入源時(shí)，BATTFET將導(dǎo)通，電流從電池流至系統(tǒng)；當(dāng)接通輸入源時(shí)，BATTFET將關(guān)斷，系統(tǒng)電源將通過(guò)Q1由輸入源提供。如果流經(jīng)Q1的總輸入電流達(dá)到ILIM引腳預(yù)設(shè)的輸入電流限制，充電電流將減少，以優(yōu)先滿足系統(tǒng)負(fù)載。

圖9和圖10?演示了MP2759的電源路徑管理功能實(shí)現(xiàn)的性能波形。

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