曩昔几十年间，便携式设备的功用和功用得到了显着进步，手机便是一个很好的实例。它们已变得更为杂乱，不只可以完结许多根本任务，并且还能像计算机相同作业。更多的功用性现已把智能手机从一种只能接打电话的设备变成了多用途便携式设备，这也使其对功耗的需求空前高涨。
内部电池组是存储电量并为便携式设备电路供电的主电源。电池充电器 IC 担任安全高效地为电池组充电。此外，它们还有必要操控供给给体系的电源，保证在刺进墙上电源时设备能正常作业。电池组需求在不影响分量与体积的状况下，不只能存储很多电源，并且还能在短时刻内完结充电。更高的充放电电流加上更小的物理尺度，使得电池组很简略遭到物理及热应力的损坏。因而，电池充电器光作为简略的独立充电器现已不够了。
要保证合理的充电时刻和安全的充电条件，电池充电器 IC 需求具有高度的灵活性，由于它有必要保证随时为体系供电，并保证为电池和体系供给恰当的保护。本文不只将讨论单体电池充电器解决方案，并且还将具体介绍小型高功率运用充电器的功用与约束。
单电池充电解决方案概览
充电电池对手机和可穿戴电子产品等电子设备都至关重要。充电电路不只要必要仔细规划，并且很大程度上还取决于三大要素：电池化学成分、功率级以及体系负载。不同的电池化学成分需求不同的充电办法。运用的电源需求会直接影响充电体系的本钱与尺度。最终，有必要考虑体系电源需求，明确是挑选电源途径还对错电源途径。
锂离子电池正在成为许多便携式运用的首选，首要原因是：它们不只能以较小的尺度分量供给较高的容量，并且还具有低自放电与高单元电压（一般为3.6V）的特性，可以完成只要一节电池的电池组规划。尽管具有上述长处，锂离子电池也简略遭到应力损坏。它们需求特别考虑充电电流、稳压、小电流充电等级以及温度监控等。
根本充电办法有两种：线性充电与开关形式充电。开关形式充电可在广泛的AC 适配器电压下最大极限地下降功耗，但会占用更多的板级空间，添加杂乱性。此外，开关形式运用一般比相应的线性运用本钱高-。线性充电器体积较小，十分合适噪声灵敏型设备。不过，它们在整个充电过程中的功率没有开关形式设备那么高。
挑选充电办法时，规划人员要依据本钱、空间、材料单 （BOM） 数量以及功率（热负载）进行归纳考虑。体系需求不同，就会有不同的电池充电器解决方案，从简略的独立充电器到也可为体系供电的嵌入式充电器都有或许。体系需求包含但不只限于：
● 动态电源途径办理（DPPM） 需求，可保证体系在电池电量耗尽或断开电池的状况下仍能当即敞开。
● 电池与体系途径的低FET RDS（on），可保证合格的全体功率与散热办理。
● 高充电电流，不只支撑高容量电池组，并且还可缩短充电时刻。
● 输入电压动态电源办理 （DPM），支撑任何适配器和／或 USB 端口约束。
电源要求（适配器约束）
现在大多数智能手机适配器都标定为 5 至 10W 的最大输出功率。图 1 是不同充电电流等级所需的 USB端口或适配器输入电源。关于 1.5A 的充电电流来说，跟着电池电压从 3V 上升到最高电压，所需电源可从 3W 线性上升至 5W。关于 3A 充电速率而言，整个充电周期，输入需求供给高达 12W 的电源。在这种状况下，依据电池充电状况不同，5W 或 10W 适配器或许会破坏，然后导致体系溃散。为了防止这种状况发生，充电器要具有某些类型的保护功用来下降输入供电。
图 1.不同充电电流所需的输入电源
TI 的 bq24250 等电池充电器支撑动态电源办理 （DPM），可监控输入电压 （VIN_DPM）。在正常充电过程中，假如输入电源不能支撑编程的或默许的充电电流，输入电压就会下降。假如输入电压降至规划人员设定的 VIN_DPM 阈值，充电电流就会下降。这可约束输入电源的供电，防止输入电压进一步下降。该特性可在无任何硬件改动的状况下，保证 IC 兼容于具有不同电流功用的适配器。
充电时刻
如前文所述，充电时刻取决于电池容量和充电速率。缩短充电时刻的最简略办法便是加速充电速率。不过，电池充电速率假如超越电池总容量的 80% （0.8C），就会在电池上发生应力。这会缩短电池运用寿命，或许也会损坏电池组，形成灾难性结果。TI 开发了充电周期的充电时刻优化技能，与其它解决方案比较，其可在给定充电速率下缩短充电时刻。锂离子电池的充电周期首要包含三个阶段：预充（小电流）、快充（稳定电流）和逐步变弱（稳定电压）同阶段之间的过渡对许多开关形式充电器来说并不抱负。图 2 要点显现了在原有充电器电路中从稳定电流过渡到稳定电压阶段的状况。电压和电流都没有太显着的改变，这种行为会在充电周期中形成时刻和功率上的丢失。
图 2：原有充电器（不支撑时刻优化技能）
TI 锂离子电池充电器用时刻优化技能改进了这种不同阶段之间的过渡。图 3 显现的充电周期与图 2 选用的电池和充电条件相同。充电时刻缩短了 15% 以上。在最新充电器上这种过渡要激烈得多，其在快充阶段的时刻更长，然后再转化到逐步变弱阶段。这就能让电池组以更快速度取得更多电量，然后可在不添加充电速率的状况下缩短充电时刻。
图 3：开关形式锂离子电池充电器 电路板尺度与 BOM 本钱
对较高充电速率来说，线性充电器就没那么有吸引力了。其在充电周期上下降的功率会在体系上导致热负载。这一点在尺度受限的电路板和高功率运用中尤为杰出。这些条件就推动了对全面集成型开关形式充电器的需求。
TI 等厂商正在活跃推动包络立异，经过在不影响器材功用的状况下减缩 BOM 本钱与电路板尺度来满意商场要求。例如，bq24250 是一款高度集成的单体锂离子电池充电器及体系电源途径办理 IC，首要面向选用高容量电池的空间有限型便携式运用。图 4 是供给实践运用面积尺度的各种器材。举例来说，bq2425x 系列充电器支撑高达 2A 的充电电流、经济型 BOM 以及 42 平方毫米的运用面积。
适用于不同运用的DPPM充电器
散热功用与功率
缩小充电器面积尺度会影响整个电路板的散热功用。更少的可用面积可导致充电过程中功耗发生的热量发出空间更小。就给定的电路板面积而言，仅有下降热负载的办法是进步电源转化期间的充电器功率。更高的功率可带来更低的功耗，而 IC 和电路板发生的热量也会更少。
在更高功率运用中比较线性充电器与开关形式充电器的功耗时，线性充电器处于下风，由于功率耗费或许十分高，关于较低电池电压而言特别如此。这是由于线性充电器选用线性稳压器进行功率转化。另一方面，开关形式充电在整个电池电压规模内的功率要高得多，可发生较低的功率耗散。图 5 是线性充电器与开关形式充电器之间的功耗比照。
线性充电器与开关形式充电器
改进电路板上的充电器散热功用，挑选开关形式充电器而不挑选线性充电器是契合逻辑的。下降开关充电器内部集成型 FET 的 RDS（on） 有助于进步大电流下的充电器功率。这是由于大电流状况下大多数开关充电器功耗都是由 FET 的 RDS（on） 形成的。bq24250锂离子电池充电器集成了功率 FET 与低 RDS（on）。内部高侧及低侧 MOSFET 的额外电阻别离仅为100m Ω。这有助于下降从输入到体系输出的功耗。FET 切换至电池的 RDS（on） 仅为 20mΩ，这也有助于下降充放电期间的损耗。图6 供给的bq24250 体系功率数据可高达 95%。
bq24250锂离子电池充电器的体系功率
电池保护与电池运用寿命延伸
高功率便携式电子设备的一个首要问题是电池运用寿命周期。电池容量随时刻推移的下降可缩短运转时刻，严重影响用户体会。延伸电池运用寿命周期的一个首要办法是下降充放电过程中的应力。锂离子电池对电池组上过流或过压发生的应力十分灵敏。bq24250 等电池充电器 IC 可调节电池电压，支撑±0.5% 的室温差错精度。对充电电流而言，该 IC 可在 0 至 125 摄氏度的温度规模内针对高达 2A 的充电电流供给±0.75% 差错精度。这种高精度有助于规划人员依据运用需求准确编程电压与电流等级。有了这些准确的充电参数，电池就可在不影响电池运用寿命周期的状况下更活跃地充电。这可在保护安全充电解决方案的一起，缩短充电时刻。
不同温度下的充电电流准确度
图 7 是 0 至 126 摄氏度温度规模的 3 种充电电流准确度。关于高达 1.5A 的充电电流而言，产品阐明书中显现的差错精度不超越 2%（典型值）。
体系封闭形式 （SYSOFF）
在预售发货存储过程中，电池需求与体系其它部分断开，避免耗尽电池电量。bq24250 电池充电器具有SYSOFF 形式，其可经过设置来封闭电池 FET，断开电池与体系的衔接。在运用 SYSOFF 形式时，电池到%&&&&&% 的走漏电流将下降至 1μA 以下（图 8）。规划人员可对体系进行编程，在终端
