小型電池供電設(shè)備中，低靜態(tài)電流的IC選擇

1，前言

隨著小型化、藍(lán)牙通信和嵌入式處理的進(jìn)步，現(xiàn)代助聽(tīng)器擁有比以往更多的功能，從流媒體音樂(lè)到能夠通過(guò)智能手機(jī)上的應(yīng)用程序調(diào)整聽(tīng)力放大。

然而，這些增加的功能是有代價(jià)的：現(xiàn)代功能需要更多的功能。增加的功耗對(duì)于設(shè)計(jì)助聽(tīng)器的工程師來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，主要是因?yàn)榕f版本使用一次性鋅空氣電池。這些電池通常可以使用大約兩周。但是，當(dāng)我們為助聽(tīng)器添加更多功能（例如讓它們能夠播放音樂(lè)）時(shí)，電池壽命可能會(huì)縮短至數(shù)小時(shí)。因此，工程師在他們的下一代助聽(tīng)器設(shè)計(jì)中使用可充電鋰電池。

可充電鋰電池以多種方式增加了電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，最重要的是如何安全準(zhǔn)確地為電池充電。使用兩個(gè)助聽(tīng)器時(shí)還有額外的設(shè)計(jì)考慮。由于左右耳機(jī)沒(méi)有物理連接，因此無(wú)法通過(guò)一根電纜同時(shí)為它們充電。所以現(xiàn)在幾乎所有的新助聽(tīng)器都配備了一個(gè)同時(shí)具有充電和存儲(chǔ)功能的外殼。

此保護(hù)殼為每個(gè)聽(tīng)筒設(shè)計(jì)了特定的插孔，以確保正確充電。耳機(jī)的充電必須精確，因?yàn)榭沙潆娭?tīng)器通常為 25 mAh-75 mAh，充電盒范圍為 300 mAh-70 0mAh。這意味著耳機(jī)可以使用大約 24 小時(shí)，外殼需要充電大約 10 次，然后外殼本身需要重新充電。

2.充電管理

對(duì)于充電盒，助聽(tīng)器設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在需要考慮三種不同的鋰電池：一種用于充電盒，另兩種用于聽(tīng)筒。電池充電器的選擇在設(shè)計(jì)中起著重要作用。

還需要注意的是，用電池給電池充電（即從充電盒電池給聽(tīng)筒電池充電）并不像從墻上充電那么簡(jiǎn)單，因?yàn)閮蓚€(gè)電池之間的電壓差不會(huì)很大。必須有內(nèi)部電路來(lái)提高充電盒和聽(tīng)筒之間的電壓差，以實(shí)現(xiàn)完全充電。隨著電池放電，其電壓緩慢下降。

看圖 1 所示的放電曲線，在大約 50% 的電池容量時(shí)，充電盒電壓將在 3.6V 左右。但這意味著如果沒(méi)有升壓，充電盒最多只能為聽(tīng)筒充電 3.6V，即使存儲(chǔ)在外殼中的能量足以為它們完全充電。

圖 1：鋰離子電池的示例電池放電曲線；典型的平均點(diǎn)電壓為 3.6 V，放電結(jié)束電壓為 3 V

在這種情況下，大多數(shù)工程師會(huì)考慮使用謹(jǐn)慎的提升。雖然謹(jǐn)慎升壓確實(shí)有效，但它通常會(huì)通過(guò)向電源架構(gòu)添加額外的升壓和電感器組件來(lái)增加解決方案的尺寸和低效率。

為了克服這些挑戰(zhàn)，請(qǐng)考慮由靜態(tài)電流支持的移動(dòng)充電。

例如，TI 的BQ25619 電池充電器和BQ25155 線性充電器支持無(wú)需外部升壓的充電。在助聽(tīng)器應(yīng)用中，我們可以將 BQ25619 放在充電盒中，將 BQ25155 放在每個(gè)聽(tīng)筒中。

然后，我們不必總是將充電盒輸出提升至 5 V，而是使用 BQ25619 的升壓功能提升至必要的最低電壓，以在充電盒和聽(tīng)筒電池之間留出足夠的余量。這減少了不必要的升壓的功率損失，并提高了耳機(jī)充電效率，因?yàn)殡妷翰畋粶p少了。

BQ25155 非常適合耳機(jī)，因?yàn)槠?3.4V 的最低輸入電壓允許在沒(méi)有升壓的情況下進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的充電，并且其 43μA 靜態(tài)電流增加了電池運(yùn)行時(shí)間。

同時(shí)，BQ25619 在運(yùn)輸模式下的 7μA 靜態(tài)電流最大限度地延長(zhǎng)了充電盒的保質(zhì)期。BQ25619 的 20mA 充電終止電流使其能夠以多 7% 的容量為小型電池充電。

好消息是，這些好處不僅限于助聽(tīng)器：所有雙電池設(shè)備系統(tǒng)，包括耳塞和可穿戴貼片，都可以從這些創(chuàng)新中受益。TI 將在未來(lái)的設(shè)計(jì)中繼續(xù)實(shí)施兩個(gè)充電器配置，具有以下特性：

· 為耳機(jī)和充電盒提供更高效率的充電，同時(shí)提供電池監(jiān)控和保護(hù)，并通過(guò)集成升壓減少總材料清單。

· 只需一根通信線路，即可減少聽(tīng)筒和充電盒的針腳。

使用 BQ25619 和 BQ25155，我們可以在不增加成本或解決方案尺寸的情況下，提高可從充電盒中提取的充電周期數(shù)量。