ZHCABU1A April 2020 – October 2022 BQ25970
BQ25970 器件采用具有两相交错和固定 50% 占空比的电荷泵拓扑。由于两相功率级可以平衡其间的功率耗散,因此该结构可实现更高的效率。
根据图 1-1 所示电荷泵的理想(忽略功率级和电源布线上的所有阻抗)工作流程,VIN 和 VBAT 之间的公式可以表示为:
Equation1 表明 VO 始终随 VIN 变化,换句话说,BQ25970 器件的行为类似于 2:1 电压跟随器,当 VIN 变化时,VO 会相应地发生变化。
在实际系统中,不能忽略功率级和电源布线上的阻抗,如图 1-2 所示。BQ25970 器件的内部电阻可以描述为 Q1–Q4 的 R1 –R4,即 RDS(on),RESR 是指 CFLY 电容器 ESR,所以如Equation2 所示更改Equation1:
一些定义可以在电荷泵充电和放电的整个周期中做出,如Equation3 和Equation4 所示。
然后将 ΔVBQ25970_SYS 代入原始公式:
由于 BQ25970 器件是 2:1 电荷泵,因此 VO 将表示为Equation7。
要使用可编程电源 (PPS) 协议(如电力输送 (PD) 协议)设计充电器,请使用略高于(如 ΔV)计算电压 2 倍的输出电压,如Equation7 所示,(VBAT + 0.5×ΔVBQ25970_SYS)。BQ25970 器件没有 VO 反馈环路,因此是一种开环电源。由于其输出电压无法保持在固定值(对于具有反馈控制环路的电源转换器,无论负载电流是否发生变化,控制环路始终将输出保持为固定值,这意味着电源转换器为理想电源或其内部电阻可视为 0),因此 BQ25970 器件应视为具有非零内部电阻的电源。如图 1-3 所示,它是 BQ25970 输出的等效 VO_PPS 电路,可视为具有内部电阻的理想电源:内部电阻为 RBQ25970_SYS,VO_PPS_Ideal 电压等于根据 PPS 协议预设的 PPS 的 VO_PPS,忽略 BQ25970 和 PCB 布线上的所有阻抗。
Equation8 和Equation9 假设 BQ25970 输出和电池之间电源布线的总电阻为 RPower_Trace,充电电流使用Equation10 计算:
有关 RPower_Trace 的详细说明,请参阅Topic Link Label3.2。
在Equation10 中,无论 ΔV 还是 R 改变,充电电流都会相应改变。如果设计人员可以将电源布线上的 R 或 ΔV 保持在较低水平,则在相同充电电流条件下,它们将获得更高效率。