功率级设计1: 充电回路

大家好，今天很高兴在这里能够有机会和大家分享一下 我们 TI 最新推出的一个 type C Power Bank 的一个参考设计 Power Bank 的话大家可能都是比较熟悉的 它俗称移动电源或者充电宝 就是一个移动的储能设备 大家应该都知道 我们现在智能手机或者是 Pad 用得越来越广泛 而且耗电量也比较大 所以我们经常都会随身携带一个 Power Bank 随时随地给我们的智能手机充电 那我们今天就首先介绍一下 这个 Power Bank 的一些简单的参考设计流程 主要的一些内容有 第一个，我们会先把我们的整个系统的设计要求 以及系统框图先列出来 然后给大家做一些简单的介绍 第二个的话，我们会针对整个 Power Bank 里面的功率级 包括充电、放电整个回路的功率参数的选择 来做一个简单的介绍 然后第三个，我们还会对 Power Bank 里面的一些控制参数 包括要实现快充输入还有快充输出的实现方式怎么来做到 最后一个的话，我们还会再提到 Power Bank 里面会用到的一些其它的功能 比如说显示或者输出负载检测的功能之类的 那么接下来我们要讲的是 我们整个系统的一个设计规范和整个相应的系统框图 我们可以看到这个设计的要求 设计要求主要可以分成两部分 一部分是输入端 输入端是作为一个 Micro B 口的输入 能够兼容 5V/9V/12V 的输入 这个跟现在市面上比较流行的 各种的支持高压快充的适配器的参数是一致的 也就是说基本上市面上的各种 能够支持高压快充的适配器 都能够要对我们这个 Power Bank 实现一个成功的充电 那么对于输出的话，我们是有两个接口 一个是 USB C 口 这个是 USB 联盟推出的新一代的 USB 的端口 那么传统的还有一个 USB A 口 对于这两个，我们都有一个相应的不同的功率设计参数要求 对于 A 口的话，它要求能够兼容支持 5V/9V/12V、1.5A 也就是 18W 的最大输出 那么对于 Type C 口的话 它要求能够支持 5V/3A 也就是最大 15W 的输出 那么因为我们有两个口输出 同时我们为了达到一个效率的最优化 我们要限制两个口的输出总功率不能超过 25W 所以基于我们前面所提到的这些设计的要求 我们就画出了我们这个整个 Power Bank 的系统的框图 从这个框图来看，基本上它也是跟我们的设计要求相符合的 第一个就是输入口，它能够支持 5V/9V/12V 的快充输入 然后有两个输出口，一个是那个 USB C 口的输出 还有一个是传统的 USB A 口的输出 那么这里面我们知道 Power Bank 里面都是会有一颗电芯的 所以说对于充电回路 我们可以认为从这个 Micro B 口的输入 然后到达这个电芯的一个充电支路 那么这里就会用到我们的一颗 BQ25895 的充电芯片 那么对于放电回路，我们因为有两个输出 一个是 C 口，一个是 A 口 这个是有两个输出的 所以我们会有两个放电回路 那么对于 C 口的放电回路的话，我们会从电芯出来 然后会经过一颗 Boost 芯片，也就是 TPS61235 那么把我们的电池电压升到 5V 的电压 然后这个 5V 的电压再通过 一颗 USB Type C 的接口芯片，叫 TPS25810 然后通过这个25810之后 控制输出一个 5V/3A 给我们的 USB Type C 口 那么对于传统的 A 口的输出 我们是有另外一个放电回路 同样的也是从这个电芯这个电压出来 那么从电芯电压出来之后 它会经过一颗 TPS61088 的一个 Boost 芯片 那么通过这个 Boost 芯片之后 可以把电芯的单节电芯电压给升高到 5V、9V 或者 12V 那么通过输出不同的电压然后达到了 在我们输出的 USB Type A 口 来得到不同输出的功率等级要求 当然，除了这些功率回路之外 我们也还有自己的一些控制电路 包括这颗主控的 MCU 这个主控 MCU 它能够配置我们的这颗 Charge 芯片 就是说控制充电的一些系数 包括充电的电压、充电的电流 同时它也能够控制放电的一些参数 包括放电的电压、放电的电流之类的 其它的除了我们的主控芯片之外 我们还有支持 BC1.2 的输出的一些快充的协议芯片 包括这颗 TPS2514A 以及在 Type A 口能够支持 5V/9V/12V 输出的 CHY100 的这个协议接口芯片 它们都是作为整个电路的控制部分的 最后还有一些保护电路 比如说单节电芯的保护芯片 BQ29700 它是能够实现我们对单节电芯的 过压、过流、欠压的一些保护 能够很好地保护我们的单节电芯的结构