Blog Perusahaan Tentang TI BQ24250 Pengisi daya baterai Li-ion sel tunggal terintegrasi tinggi dengan manajemen jalur daya

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. memasok TI BQ24250, pengisi daya baterai lithium-ion sel tunggal yang sangat terintegrasi dengan fungsionalitas manajemen jalur daya.

BQ24250 adalah pengisi daya mode switching lithium-ion/polimer lithium sel tunggal yang sangat terintegrasi yang diluncurkan oleh Texas Instruments (TI), dirancang khusus untuk perangkat elektronik portabel yang diminimalkan. Chip ini mengintegrasikan arsitektur pengisian daya buck sinkron, sistem manajemen jalur daya cerdas, kontrol pengisian daya multi-tahap, dan serangkaian sirkuit perlindungan keselamatan yang komprehensif. Ini memungkinkan pengisian daya baterai lithium sel tunggal yang aman dan efisien serta peralihan daya sistem tanpa memerlukan sirkuit periferal kompleks tambahan. Sangat cocok untuk perangkat portabel dengan ruang terbatas dan persyaratan stabilitas catu daya yang tinggi, menjadikannya solusi manajemen pengisian daya utama untuk produk elektronik portabel konsumen.

I. Penentuan Posisi Inti dan Keunggulan Fundamental BQ24250
BQ24250 adalah bagian dari seri IC manajemen pengisian daya khusus BQ2425x. Menampilkan desain catu daya input tunggal, ia kompatibel dengan berbagai input daya standar, termasuk port USB dan adaptor jaringan AC, dan mendukung arus pengisian daya maksimum 2A, menyeimbangkan efisiensi pengisian daya dengan kontrol konsumsi daya. Dibandingkan dengan solusi pengisian daya diskrit tradisional, keunggulan utama chip terletak pada tingkat integrasi yang tinggi dan arsitektur manajemen jalur daya independen, yang sepenuhnya menyelesaikan titik masalah pengisi daya tradisional di mana 'baterai lebih diutamakan daripada beban sistem'. Pada saat yang sama, ini menyederhanakan tata letak PCB, mengurangi biaya pengembangan perangkat keras, dan menurunkan konsumsi daya perangkat jadi.

BQ24250 beroperasi pada frekuensi switching tetap 1,5 MHz dan dapat dipasangkan dengan induktor ultra-tipis 1,2 mm, memenuhi persyaratan desain struktural perangkat portabel yang ramping dan ringan. Ia mendukung antarmuka komunikasi I²C independen, memungkinkan konfigurasi parameter pengisian daya yang dapat diprogram dan pelaporan status operasi secara real-time, sehingga memenuhi persyaratan manajemen daya yang tepat dari perangkat pintar. Ia juga mendukung mode operasi mandiri, memungkinkan operasi dasar tanpa memerlukan pengontrol host, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi perangkat sederhana dan pintar.

II. Fungsi Perangkat Keras Utama dan Parameter Inti BQ24250

2.1 Konfigurasi Rentang Arus Input Fleksibel
BQ24250 mendukung peralihan antara beberapa rentang batas arus input. Melalui konfigurasi perangkat keras atau pemrograman I²C, ia dapat diatur ke 100mA, 500mA, 900mA, 1,5A, dan 2A. Ia sepenuhnya kompatibel dengan input daya dengan kapasitas yang bervariasi, seperti USB 2.0, USB 3.0, dan adaptor standar, dan secara otomatis beradaptasi dengan output sumber daya untuk mencegah kelebihan beban input dan ketidakstabilan pasokan. Ia juga mendukung adaptor daya rendah, sehingga mengurangi biaya aksesori perangkat.

2.2 Arsitektur Pengisian Daya Buck Sinkron Efisiensi Tinggi
Chip ini menggunakan topologi pengisian daya buck switching sinkron. Dibandingkan dengan solusi pengisian daya linier, ini secara signifikan mengurangi disipasi panas selama pengisian daya dan secara substansial meningkatkan efisiensi konversi saat mengonversi input tegangan tinggi ke pengisian daya tegangan rendah. Ini secara efektif meminimalkan kenaikan suhu perangkat dan meningkatkan stabilitas sistem secara keseluruhan. Tegangan pengisian daya secara tepat sesuai dengan standar baterai lithium-ion sel tunggal, dengan akurasi regulasi tegangan tinggi, secara efektif mencegah pengisian daya berlebih dan pengisian daya kurang sambil memastikan masa pakai siklus baterai.

2.3 Operasi Konsumsi Daya Ultra-Rendah
Chip ini menggabungkan mode tidur daya rendah; ketika perangkat tidak mengisi daya atau tanpa beban, ia secara otomatis memasuki keadaan siaga daya rendah. Dengan konsumsi daya statis yang sangat rendah, ia secara efektif mengurangi pengosongan mandiri baterai selama periode tidak aktif, sehingga memperpanjang masa pakai baterai siaga perangkat. Ini membuatnya cocok untuk perangkat daya rendah dengan siaga lama seperti perangkat yang dapat dikenakan dan instrumen pengujian portabel.

III. Fungsi Inti BQ24250: Manajemen Jalur Daya Cerdas (Arsitektur NVDC)
Manajemen jalur daya adalah fitur BQ24250 yang paling khas. Memanfaatkan arsitektur Narrow Voltage DC Control (NVDC) dan menggabungkan sirkuit Dynamic Power Path Management (DPPM), ia secara cerdas mengalihkan jalur catu daya untuk mencapai alokasi daya dinamis di antara catu daya input, baterai, dan beban sistem, sehingga sepenuhnya mengoptimalkan logika catu daya perangkat portabel.

3.1 Fungsi Daya-Nyalakan Instan dalam Kondisi Tanpa Baterai atau Kosong Dalam
Chip pengisi daya tradisional tidak dapat memasok daya ke beban sistem ketika baterai kosong dalam atau tidak ada, mencegah perangkat menyala. Sebaliknya, arsitektur jalur daya BQ24250 memungkinkan penyalaan instan bahkan tanpa adanya baterai atau ketika baterai kosong dalam. Setelah terhubung ke sumber daya eksternal, daya input langsung memasok beban sistem tanpa memerlukan baterai, secara signifikan meningkatkan fleksibilitas operasional perangkat dan membuatnya cocok untuk skenario seperti debugging perangkat, penggunaan darurat, dan penggantian baterai.

3.2 Alokasi Daya Dinamis dan Pengisian Ulang Baterai
Chip ini menggabungkan sirkuit pemantauan arus dan tegangan real-time bawaan yang terus memantau kapasitas output catu daya input dan konsumsi daya beban sistem. Ketika beban puncak sesaat melebihi kapasitas pasokan catu daya input, sistem manajemen jalur daya secara otomatis memicu mode pengisian ulang baterai, di mana baterai bekerja bersama dengan catu daya input untuk memberi daya pada sistem. Ini memastikan operasi perangkat yang stabil pada beban penuh dan mencegah masalah seperti reboot atau crash perangkat yang disebabkan oleh puncak konsumsi daya sesaat.

Sebaliknya, ketika catu daya input mencukupi, sistem memprioritaskan daya dari sumber eksternal, dengan daya surplus apa pun yang digunakan sepenuhnya untuk pengisian daya baterai. Ini memungkinkan pasokan daya dan pengisian daya secara bersamaan, memaksimalkan pemanfaatan daya input dan meningkatkan efisiensi pengisian daya dan pasokan daya. Pada saat yang sama, mekanisme ini memungkinkan perangkat dipasangkan dengan adaptor berdaya lebih rendah, mengurangi ukuran keseluruhan dan biaya komponen perangkat.

3.3 Perlindungan Stabilisasi Tegangan Sistem
Chip memantau tegangan output sistem (pin SYS) secara real-time. Jika terjadi perubahan beban mendadak yang menyebabkan tegangan sistem turun ke ambang batas minimum (VMINSYS), sirkuit DPPM secara otomatis mengurangi arus pengisian daya untuk memprioritaskan catu daya sistem, menstabilkan tegangan operasi dan mencegah fluktuasi tegangan memengaruhi operasi komponen presisi seperti pengontrol utama dan sensor perangkat, sehingga secara signifikan meningkatkan stabilitas operasional.

IV. Proses Pengisian Baterai Lithium-Ion Standar Empat Tahap BQ24250
BQ24250 secara ketat mematuhi logika pengisian daya standar untuk baterai lithium-ion sel tunggal, yang terdiri dari empat tahap: pengisian daya tetes, pra-pengisian daya, pengisian daya cepat arus konstan, dan penghentian tegangan konstan. Dengan kontrol cerdas di seluruh proses, ia mengakomodasi baterai dalam berbagai keadaan—termasuk sel baru, kosong dalam, dan tua—menyeimbangkan kecepatan pengisian daya dan keamanan baterai.

4.1 Tahap Pengisian Daya Tetes
Untuk baterai dengan tegangan sangat rendah atau yang telah kosong dalam, chip memulai pengisian daya tetes arus rendah untuk secara bertahap mengaktifkan kembali sel baterai dan memulihkan bahan aktif dalam baterai yang kosong. Ini mencegah masalah seperti panas berlebih, pembengkakan, dan kerusakan yang disebabkan oleh pengisian daya arus tinggi langsung, sehingga meletakkan dasar yang aman untuk pengisian daya cepat berikutnya.

4.2 Tahap Pra-Pengisian Daya
Setelah tegangan baterai pulih ke ambang batas, tahap pra-pengisian daya dimulai. Arus pengisian daya secara bertahap ditingkatkan untuk menstabilkan tegangan dan resistansi internal baterai, menghilangkan fluktuasi tegangan sel, mencegah arus abnormal selama tahap pengisian daya cepat arus konstan, dan memastikan transisi yang mulus di seluruh proses pengisian daya.

4.3 Fase Pengisian Daya Cepat Arus Konstan
Setelah tegangan baterai mencapai rentang normal, sistem memasuki fase pengisian daya arus konstan berarus tinggi. Energi terus disuplai pada arus pengisian daya maksimum yang ditetapkan untuk meningkatkan tingkat pengisian daya baterai dengan cepat, secara signifikan mengurangi waktu pengisian daya keseluruhan dan memenuhi persyaratan pengisian daya cepat baterai lithium-ion berkapasitas tinggi.

4.4 Fase Penghentian Tegangan Konstan
Ketika tegangan baterai mendekati ambang batas pengisian penuh, sistem beralih ke mode pengisian daya tegangan konstan. Arus pengisian daya secara bertahap menurun saat baterai mencapai saturasi; ketika arus turun ke ambang batas penghentian, pengisian daya berhenti secara otomatis, sepenuhnya menghilangkan risiko pengisian daya berlebih, menyelesaikan loop tertutup pengisian daya secara tepat, dan melindungi masa pakai siklus baterai.

V. Mekanisme Perlindungan Keselamatan Komprehensif BQ24250
BQ24250 menggabungkan serangkaian lengkap sirkuit perlindungan keselamatan tingkat perangkat keras, menghilangkan kebutuhan akan komponen perlindungan tambahan eksternal. Ini secara komprehensif mengurangi berbagai risiko selama proses pengisian daya dan catu daya, meningkatkan keselamatan perangkat dan baterai, dan memenuhi standar sertifikasi keselamatan untuk perangkat portabel. Fungsi perlindungan utama meliputi:

- Perlindungan tegangan berlebih: Perlindungan tiga kali lipat terhadap tegangan berlebih input, tegangan berlebih baterai, dan tegangan berlebih output sistem; sirkuit catu daya dan pengisian daya segera terputus jika batas terlampaui;
- Perlindungan arus berlebih: Pembatasan arus input, perlindungan arus berlebih pengisian daya, dan perlindungan arus berlebih korsleting beban untuk mencegah arus abnormal merusak chip dan komponen periferal;
- Perlindungan suhu berlebih: Pemantauan suhu bawaan secara otomatis mengurangi daya atau menghentikan pengisian daya ketika suhu sambungan chip melebihi batas, dan secara otomatis melanjutkan operasi setelah suhu turun;
- Perlindungan korsleting: Perlindungan pemutusan daya instan terhadap korsleting pada beban sistem atau port baterai, menghilangkan risiko kebakaran atau kerusakan komponen yang disebabkan oleh korsleting;
- Perlindungan batas waktu pengisian daya: Mekanisme deteksi batas waktu ada untuk setiap tahap pengisian daya untuk mencegah pengisian daya berlebih yang berkepanjangan atau 'pengisian daya hantu' yang disebabkan oleh baterai macet dalam keadaan abnormal.

VI. Skenario Aplikasi Utama untuk BQ24250
Berkat keunggulan inti integrasi tinggi, ukuran ringkas, stabilitas tinggi, dan manajemen daya cerdas, BQ24250 banyak digunakan dalam berbagai produk elektronik ramping dan portabel yang ditenagai oleh baterai lithium sel tunggal. Aplikasi tipikal meliputi: perangkat yang dapat dikenakan pintar (pelacak kebugaran, jam tangan pintar), penguji portabel, casing pengisi daya earphone Bluetooth nirkabel, perangkat rumah pintar kecil, elektronik konsumen genggam, dan perangkat medis portabel. Ini adalah chip pilihan untuk manajemen pengisian daya pada perangkat portabel yang ringkas dan sangat stabil.

VII. Ringkasan BQ24250
Sebagai IC manajemen pengisian daya baterai lithium-ion sel tunggal berkinerja tinggi, TI BQ24250 menampilkan manajemen jalur daya cerdas NVDC sebagai sorotan utamanya, mengatasi titik masalah industri yang terkait dengan solusi pengisian daya tradisional, seperti konflik antara catu daya dan pengisian daya, stabilitas beban yang buruk, dan ketidakmampuan untuk menyala tanpa baterai. Selain itu, memanfaatkan keunggulan seperti desain perangkat keras yang sangat terintegrasi, logika pengisian daya presisi empat tahap, perlindungan keselamatan yang komprehensif, dan konfigurasi parameter yang dapat diprogram, ia menyeimbangkan kemudahan pengembangan, stabilitas perangkat, dan masa pakai baterai. Sangat cocok untuk persyaratan catu daya dan pengisian daya berbagai perangkat elektronik portabel cerdas yang ringan, menawarkan nilai luar biasa untuk aplikasi teknik.