充電對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)產(chǎn)生最直接影響的是電池性能——續(xù)航時(shí)間有多久、多長(zhǎng)時(shí)間能充滿(mǎn)電，以及充電期間，手機(jī)溫度能夠比其他手機(jī)的溫度低多少等等。越來(lái)越多的公司采用快充解決方案。由于電源管理電路所處理的功率較大，具有集成充電器的電源管理單元(PMU)將會(huì)過(guò)熱。離散充電器脫穎而出，成為適合于此類(lèi)應(yīng)用的更佳選擇。
除智能手機(jī)和平板電腦之外，可穿戴設(shè)備正引起廣泛關(guān)注。在某種程度上，為這些設(shè)備設(shè)計(jì)電源管理更具挑戰(zhàn)性。由于電池體積不能太大，通常使用最多的還是容量為幾十mAh到200mAh的聚合物電池。充電器集成電路，以及設(shè)計(jì)中所使用的任何其他芯片，必須足夠小，以適合在有限空間內(nèi)使用。防水及耐候設(shè)備上的接頭會(huì)是一個(gè)難題。早期的可穿戴設(shè)備使用的是接線式充電器；最新的可穿戴設(shè)備將使用專(zhuān)門(mén)為可穿戴產(chǎn)品市場(chǎng)所設(shè)計(jì)的線性充電器，并且采用無(wú)線充電技術(shù)。
快速充電的挑戰(zhàn)來(lái)自于以下幾個(gè)方面：
1.電池。電池充電的充電倍率(C-rat)：總的來(lái)說(shuō)，電池的充電倍率不應(yīng)超過(guò)0.7C。這個(gè)值限制了任何鋰電池充電的速度。幸運(yùn)的是，電池技術(shù)已經(jīng)推動(dòng)了高充電倍率電池的發(fā)展。目前，這種電池已大批量生產(chǎn)。為了給高充電倍率電池充電，TI高強(qiáng)度電流充電器bq2419x在具有出色熱性能的單個(gè)封裝內(nèi)支持電流高達(dá)4.5A的充電(圖3)。
圖3：4.5A鋰離子充電器bq24190將充電時(shí)間減半。
電池使用壽命：這在傳統(tǒng)充電設(shè)計(jì)中通常不是一個(gè)主要設(shè)計(jì)因素，而在快充中，這變得十分重要，因?yàn)榧词闺姵氐脑O(shè)計(jì)能夠在快充條件下滿(mǎn)足特定充電循環(huán)壽命，電池個(gè)體之間的差異仍然可能會(huì)導(dǎo)致電池使用壽命的變化，而且這與安全性相關(guān)。德州儀器智能化的充電方案在不損傷電池的條件下，最大限度提高充電電流。MaxLife把電量計(jì)和充電IC結(jié)合起來(lái)，用電量計(jì)來(lái)控制充電IC，因?yàn)殡娏坑?jì)是對(duì)電池最了解的芯片，特別是德州儀器具有阻抗跟蹤的技術(shù)，能夠更準(zhǔn)了解電池老化程度、內(nèi)部溫度和各種滿(mǎn)充狀況。它的充電控制是一個(gè)智能化動(dòng)態(tài)控制，能夠調(diào)整充電IC里面的電壓和電流，保證電流不超過(guò)安全區(qū)，控制電池不會(huì)由于充放電造成的老化。從這個(gè)角度來(lái)講，MaxLife的理念是在保證電池不受到損傷的前提下進(jìn)行快充，而不是單純從一個(gè)時(shí)間角度考慮快充。
2.熱性能。快充會(huì)引起電源管理IC和充電器的散熱問(wèn)題，因?yàn)榇蠊β食潆姷某潆娦饰唇?jīng)優(yōu)化。散熱設(shè)計(jì)是TI充電器設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮的問(wèn)題。bq2419x充電器有兩個(gè)熱敏電阻輸入，以滿(mǎn)足智能手機(jī)/平板電腦中大容量電池的大量熱監(jiān)控需要。此外，在不違反熱性能設(shè)計(jì)原則的情況下，可編程熱閥值特性可以最大限度地增加所有條件下的充電電流，并且操作很方便。
3.安全性。這與散熱問(wèn)題密切相關(guān)。即使對(duì)于使用普通充電技術(shù)的手機(jī)來(lái)說(shuō)，電池膨脹仍然會(huì)時(shí)有發(fā)生。這在快充中是一個(gè)值得高度關(guān)注的問(wèn)題。高級(jí)電池監(jiān)控是TI的強(qiáng)項(xiàng)。該公司擁有很多保護(hù)器產(chǎn)品(過(guò)電壓保護(hù)(OVP)，過(guò)電流保護(hù)(OCP)和過(guò)熱保護(hù)(OTP))，以及高級(jí)電量計(jì)量產(chǎn)品。例如，一些電量計(jì)量產(chǎn)品能夠檢測(cè)鋰離子電池的內(nèi)部短路，從而較早指示電池性能退化，有效減少電池嚴(yán)重故障。TI生產(chǎn)的大多數(shù)快速充電器為充電提供安全定時(shí)器，并且某些充電器集成了針對(duì)電池的過(guò)壓保護(hù)。
4.適配器限制。大多數(shù)常見(jiàn)的墻式適配器在輸出電壓為5V時(shí)的功率小于10W。通過(guò)引入高壓/可變電壓適配器，充電器行業(yè)正在突破輸入功率限制。TI的MaxCharge充電器和適配器能夠處理充電器和適配器之間的協(xié)商。這一功能節(jié)省了系統(tǒng)資源并減少了成本。當(dāng)實(shí)現(xiàn)成功信號(hào)交換時(shí)，適配器將在標(biāo)準(zhǔn)電源接口上輸出高電壓(例如9V、12V)。如果充電器IC不支持MaxCharge，適配器將保持在缺省的5V電壓輸出。
5.智能手機(jī)中的空間限制。高強(qiáng)度電流充電需要更大熱容量和更大的電感器。TI通過(guò)引入電流為3A的最小CSP充電器，提供可在緊湊空間內(nèi)工作的快充解決方案。目前還有更多的創(chuàng)新技術(shù)在研發(fā)中，用于來(lái)提供這方面的解決方案。
TI最新的充電器產(chǎn)品覆蓋了廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用。由于對(duì)電池技術(shù)的深入了解，該公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出直接面向每個(gè)主流細(xì)分市場(chǎng)和目標(biāo)客戶(hù)的產(chǎn)品。TI會(huì)不斷發(fā)布針對(duì)三個(gè)快速發(fā)展細(xì)分市場(chǎng)的全新充電器：針對(duì)智能手機(jī)/平板電腦的快充，無(wú)線充電和無(wú)線電源，以及可穿戴低功率充電器。
在連線式充電產(chǎn)品中，該公司提供具有出色熱性能、4.5A快速充電器bq2419x系列，以及世界上最小的3A芯片級(jí)封裝快速充電器bq2426x，兩款充電器都具有電流超過(guò)1A的OTG升壓功能。TI的線性充電器bq24040和線性電源通路充電器bq2423x已經(jīng)成為市面上很多主流可穿戴設(shè)備的優(yōu)先選擇。
在無(wú)線電源充電器IC產(chǎn)品方面，TI在WPC(無(wú)線充電聯(lián)盟)成立之前就已經(jīng)擁有很長(zhǎng)的研發(fā)歷史。TI的產(chǎn)品是大多數(shù)市面上集成有接收器(RX)的智能手機(jī)的首選。原因在于TI無(wú)線電源RX在三個(gè)領(lǐng)域區(qū)別于其他解決方案：第一，以最少的物料清單(BOM)和最小的解決方案尺寸高集成RX設(shè)計(jì)，充分滿(mǎn)足了智能手機(jī)的應(yīng)用需求；第二，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證過(guò)程中需要的強(qiáng)健性能；第三，領(lǐng)先的產(chǎn)品路線圖：TI持續(xù)不斷地推出創(chuàng)新型、市場(chǎng)領(lǐng)先的總體解決方案來(lái)滿(mǎn)足消費(fèi)、工業(yè)和汽車(chē)的無(wú)線充電應(yīng)用需求。 |
