線性充電器的基本功能

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線性充電器的基本功能

隨著內置功能越來越多，越來越智能的電子設備在更具吸引力的同時也更加耗電，可電源適配器因此成為了一個經濟的選擇。近年來，隨著創新應用、新興技術和新電源適配器化學成分的出現，充電器的需求不斷發展。例如，可穿戴設備領域的新應用（如智能銀行卡、智能服裝和醫療貼片）引領著解決方案變得更小巧便宜，同時也推動著電池朝更小更高功率密度的方向發展。
設計師的典型問題或疑慮包括：“我如何最大限度地延長電源適配器的使用時間？”“我如何延長產品的保質期？”“是否有可能對電池進行過度放電？”“如果電池缺失或損壞會發生什么？”“如何讓我的產品與較弱的適配器一起工作？”，以及“我可以將相同的充電器用于不同的設計和不同的桌面式電源適配器嗎？”在本文中，我將討論線性充電器的不同功能如何幫助解決這些問題。
桌面式電源適配器路徑
電源路徑功能可通過在充電器內部增加一個開關，使單獨的輸出為系統供電并為電源適配器充電。這種架構會導致其他一些特性。讓我們先看看圖1，該圖顯示了一個沒有電源路徑的簡單線性充電器。系統輸入和電源適配器連接到相同的充電器輸出節點。這種非電源適配器路徑架構因其簡單和小巧的解決方案而受到歡迎；實例包括bq24040和bq25100電源適配器充電器。圖2顯示了bq25100的評估模塊（EVM）。

線性充電器的基本功能

圖1：簡單的非電源路徑線性充電器圖

線性充電器的基本功能

圖2：bq25100EVM
然而，這種架構有一些局限。充電器輸出、電源適配器電極和系統輸入都在同一點連接。如果電池深度放電或有缺陷，那么即使連接外部電源，也可能無法啟動系統。在系統啟動之前，電池需要充電到一定的電壓水平。因此，如果產品的電池深度放電，終端用戶可能會在插入適配器時認為系統已經損壞，并且由于系統無法啟動而沒有任何情況發生。如果產品的電池確實存在缺陷，則系統可能永遠無法啟動。對于使用可拆卸電池的產品，可能需要使用不同的封裝來拆卸和更換缺陷電池。但是，如果電源適配器嵌入在設備內，則缺陷電源適配器會使整個產品無法使用。
這種架構的另一個問題是充電器只能檢測到流入電池和系統的總電流。如果系統正在運行，則充電器如何確定電池電流是否達到終止電平？
所有問題的解決方案非常簡單——只需在系統輸入和電池電極之間添加另一個開關。圖3顯示了電源路徑線性充電器架構。除了從外部電源引入電流的Q1場效應晶體管（FET）之外，必要時需再增加一個開關（Q2）使電池與系統分離。系統始終具有輸入電源的優先級，當終端用戶插入適配器時，系統可以立即打開。如果適配器在支持系統負載時還剩下額外的電源，電池可以充電。
線性充電器的基本功能

圖3：電源適配器路徑線性充電器圖
這種方法還允許充電器獨立地監控電源適配器的充電電流(與適配器的總電流相反)，以允許適當的終止和檢查任何故障情況。

bq24072器件系列包括獨立式電源適配器路徑線性充電器。bq25120A是一款集成度更高的新型器件。除了電源適配器路徑線性充電器之外，它還集成了DC-DC降壓轉換器、LDO、按鈕控制器和具備客戶可編程性的I2C接口。
運輸模式

運輸模式通常是設備的最低靜態電流狀態。為了最大限度地延長貯藏壽命，制造商在產品出廠前就已經啟用了這種狀態，以期待終端用戶獲得產品時電源適配器電量不會耗盡。通過關閉電源路徑充電器中的Q2，運輸模式電路實質上斷開了電池的連接，以防止電池泄漏到系統中。當終端用戶第一次打開產品時，Q2重新打開，電池連接到系統。

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