工業(yè)醫(yī)療設備、機器人吸塵器、無人機和大功率揚聲器等電氣設備都需要多電池充電器來供電，而多電池充電器的傳統(tǒng)解決方案通常由幾個分立的功率MOSFET和多個輔助器件組成。

圖1?展示了一個傳統(tǒng)的解決方案。設計人員至少需要三個功率MOSFET，其中兩個用于功率變換，另一個用于防止電池電荷回流至輸入端；控制回路也必不可少，它包括采樣電路、補償電路、PWM發(fā)生器和驅(qū)動器；另外，還需要提供保護電路，用于指示輸入源狀態(tài)、工作條件的變化以及其他功能。

這些分立的組件導致了復雜的設計過程、高故障率、較大的電路板尺寸以及較高的BOM成本。因此，我們需要對其改進。

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低故障率并節(jié)省設計成本，集成解決方案是必然的發(fā)展。半集成或全集成解決方案能夠解決多電池充電器傳統(tǒng)解決方案所面臨的問題，并加快產(chǎn)品上市時間。

圖2?顯示了一個半集成解決方案。在該方案中，所有控制回路（包括保護和指示）都集成在專用IC中。這樣就無需設計補償參數(shù)、編寫復雜的代碼或進行復雜的PCB布局，從而縮短了設計過程。但是，分立的MOSFET仍然會導致電路板尺寸過大。

在全集成解決方案中，三個低導通電阻功率MOSFET和所有控制環(huán)路都集成在一個器件中?（見圖3）。這大大縮短了設計過程，減小了BOM尺寸，并提升了效率。

表1列出了集成解決方案和傳統(tǒng)解決方案的BOM?？梢钥闯?，集成解決方案（尤其是全集成解決方案）大大減小了電路板尺寸。

創(chuàng)新

全集成多電池充電器具有許多優(yōu)勢。例如，MPS的MP2759是一款高度集成的開關充電器，它專為1至6節(jié)串聯(lián)鋰離子或鋰聚合物電池組的充電應用而設計。該IC在3mmx3mm的封裝內(nèi)集成了三個功率MOSFET以及模擬控制電路，只需很少的外部電路就可以可靠、安全地工作。

全集成充電系統(tǒng)

圖4?顯示了全集成解決方案的典型應用電路。其功率級需要一個電感和三個電容，并且只需很少的外部組件即可實現(xiàn)完整的充電功能

現(xiàn)代電池充電器一般分四個階段為電池組充電：涓流電流充電、預充電、恒流充電和恒壓充電（參見圖5）。通過將所有控制回路集成到一個設備中，充電變得快速、簡單而可靠。

由于集成了低導通電阻MOSFET，MP2759之類的全集成解決方案可以實現(xiàn)高達97％的效率（見圖6）。這些解決方案還提供出色的散熱性能，例如，MP2759外殼溫度升高42.3°C時的散熱圖(如圖7所示)。

通過簡單的外部電路實現(xiàn)功能擴展

電源路徑管理

理想的集成解決方案應提供電源路徑管理功能，以實現(xiàn)系統(tǒng)軌電源的優(yōu)先分配。MP2759采用一種通用的電源路徑管理方法。它在電池和系統(tǒng)之間連接了一個外部P溝道MOSFET（也稱為BATTFET），系統(tǒng)負載施加在PMID引腳上，而BATTFET的柵極由IN引腳信號驅(qū)動?（見圖8）。

在沒有輸入源時，BATTFET將導通，電流從電池流至系統(tǒng)；當接通輸入源時，BATTFET將關斷，系統(tǒng)電源將通過Q1由輸入源提供。如果流經(jīng)Q1的總輸入電流達到ILIM引腳預設的輸入電流限制，充電電流將減少，以優(yōu)先滿足系統(tǒng)負載。

圖9和圖10?演示了MP2759的電源路徑管理功能實現(xiàn)的性能波形。

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