ZHCACG4 march   2023 BQ24640 , BQ25173 , BQ25713 , BQ25798

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1引言
  4. 2超级电容器充电关键问题和实施
    1. 2.1 超级电容器充电曲线
    2. 2.2 基于线性的超级电容器充电器
    3. 2.3 基于开关模式降压转换器的超级电容器充电器
    4. 2.4 修改锂离子充电器以为超级电容器充电
    5. 2.5 使用锂离子降压/升压集成 FET 充电器为超级电容器或锂离子电池充电
    6. 2.6 使用具有外部 FET 的降压/升压控制器为超级电容器充电
  5. 3总结
  6. 4参考文献

使用锂离子降压/升压集成 FET 充电器为超级电容器或锂离子电池充电

通过修改集成 FET,在以下情况下,最好使用主机控制的降压/降压升压充电器为超级电容器充电

  • 需要使用单个充电器 IC 在锂离子电池和超级电容器充电之间切换(使用主机软件更改充电设置)。
  • 充电器的输入电压可以高于或低于 VREG
  • 1.0A < ICHG < 5.0A
  • 超级电容器的电容为中高或需要快速充电
BQ25798 是一款具有集成 FET 的降压/升压充电器,能够提供高达 5A 的电流。它是一款可提供最低系统电压的窄电压直流 (NVDC) 充电器。充电器的 I2C 寄存器允许将其 VBAT_LOWV 阈值降至 VBATREG 的 15%。BATREG = 5.0V 时,VBAT_LOWV 随后为 0.75V,低于 VBAT_SHORTZ = 2.5V。因此,充电器旁路预充电并直接从涓流充电转换为快速充电。为了帮助在 V(BAT) =V(CAP) < 2.5V 时为充电器提供 100mA 涓流充电电流,在 SYS 和 BAT 之间添加了一个具有热调节功能的限流开关 TPS25221,以加快电容器充电。由于 TPS25221 最小输入电压为 2.5V,BQ25798 最小系统电压必须设置为至少 2.5V 的最小值。较高的最小系统电压设置会导致开关上的损耗增加。主机可以在超级电容器电压达到 2.5V 后禁用开关。

BQ25798 + TPS25221 参考设计方框图如下所示。在此配置中,充电器可在底座中用于为超级电容器或锂离子电池包充电。可能需要一个机械开关来通知主机,从而告知充电器正在充电的储能元件以及如何复位充电器的寄存器。

GUID-20230316-SS0I-MC3V-MGFR-7WZH06KT8WG8-low.svg图 2-7 BQ25798 Plus TPS25221 超级电容器和锂离子充电参考设计方框图

图 2-8 中显示了使用 BQ25798 和 TPS25221 在 ICHG=2A 且 VBUS = 5V 的情况下将 10F 超级电容器充电至 5V 的完整充电周期。

GUID-20230111-SS0I-WXG6-JQVQ-BDQ1F7GVQDLZ-low.png图 2-8 BQ25798 Plus TPS25221 在 ICHG=2A 时为 10F 超级电容器充电的充电周期

粉红色迹线为 V(SYS),蓝色迹线为 V(CAP)。当 V(CAP) < 2.5V 时,充电器提供 100mA 涓流充电,开关在退出热故障占空比阶段后提供 1.9A 电流。然后,主机关闭开关,充电器提供整个 2A 快速充电电流。可以并联多个开关以分担损耗,缩短其出现热故障的时间并允许更高的充电电流。在此示例中,主机禁用了充电终止功能,因此 STAT 引脚(未显示)绝不会更改状态,并且转换器会无限期地以 CV 模式运行,以将超级电容器保持在 5V。