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支持無線充電和USBPD的電源管理IC-ROHM BD99954開發(fā)板評測

  • 作者：21ic
  • 來源：21ic
  • [導讀]
  • 最近移動設備已實現(xiàn)可高達100W充電，采用USB PD的應用已經越來越多。同時采用有線充電加無線充電(無線供電)兩種充電方式的趨勢也有增無減。然而，要滿足USB PD這類的大范圍功率需求和同時采用兩種充電方式，需要再增加充電IC和外置部件，并通過微控制器來控制充電切換，這些在工程實踐中復雜度與成本都會帶來不小的壓力。 為應對這些問題，ROHM新推出了一款電池充電IC：BD99954GW/MWV。此款芯片支持USB PD和無線充電，還可以通過OTP一次寫入默認配置，當作無源片直接使用，非常有助于創(chuàng)建更便捷的充電環(huán)境。

概覽

近年來，筆記本電腦等移動設備已實現(xiàn)可高達100W充電，采用可使充電連接器通用化的USB PD的應用已經越來越多。另外，同時采用有線充電加無線充電(無線供電)兩種充電方式的趨勢也有增無減。然而，要滿足USB PD這類的大范圍功率需求，例如要想從5V的充電器向2節(jié)電池(=8.4V)充電，系統(tǒng)必須添加升壓功能。另外，同時采用兩種充電方式，需要再增加充電IC和外置部件，并通過微控制器來控制充電切換，這些在工程實踐中復雜度與成本都會帶來不小的壓力。

應對這些問題，ROHM新推出了一款電池充電IC：BD99954GW/MWV。該芯片以1-4節(jié)電池為對象，利用升降壓控制生成3.07-19.2V的充電電壓，同時支持最先進的USB PD系統(tǒng)的電池充電IC。實現(xiàn)ROHM獨創(chuàng)、業(yè)界首發(fā)的充電系統(tǒng)雙輸入功能，且搭載充電適配器判定功能，無需微控制器控制即可進行充電切換。另外，不僅支持USB PD標準，還支持當今最普及的USB BC1.2充電標準？奢p松實現(xiàn)USB充電、無線供電、AC適配器充電等充電方式，非常有助于創(chuàng)建更便捷的充電環(huán)境。

隨著無線充電技術漸漸普及，大多數(shù)現(xiàn)代的充電器需要兼容有線無線兩種輸入源。這樣的電路使用BD99954來搭建，可以省去傳統(tǒng)設計方法中的切換電路：

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圖 使用BD99954來設計雙輸入電源

BD99954GW、BD99954MWV具有以下兩個特點，非常有助于創(chuàng)建更便捷的充電環(huán)境：

(1)業(yè)界首創(chuàng)支持雙系統(tǒng)充電。雙輸入方式，使兩種充電方式的導入更容易。而且還搭載充電適配器判定功能，無需微控制器即可進行充電切換。雙輸入充電系統(tǒng)無需搭載并調整(充電路徑切換、防止電流逆流)單獨處理時所需的外置部件、晶體管和電阻器，不僅安裝面積更小，還有利于大大減輕設計負擔。

(2)升降壓控制，支持最先進的USB PD系統(tǒng)。利用升降壓控制，從5-20V(USB PD的最大電壓)中的任意電壓均可生成電池充電所需的充電電壓。例如，進行2節(jié)電池(=8.4V)的充電時，20V輸入時可降壓后進行8.4V充電，5V輸入時可升壓后進行8.4V充電。

另外，關于USB充電標準，不僅支持USB PD，還支持當前最普及的USB BC1.2，因此可支持從以往的USB充電到USB PD充電的多種充電方式。本文利用ROHM公司為該芯片開發(fā)的評測板: BD99954MWV Evaluation Kit對這個芯片的功能做一個評測，探索一下其使用方法與功能上的一些特色。

首先看看該BD99954開發(fā)板：

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圖 開發(fā)板及其主要組成部分

注意，拿到的BD99954開發(fā)板為工程樣品，所以有飛線的情況，實際上不影響對該芯片的功能評測。

硬件

原理圖

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圖 原理圖1(主要電路)

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圖 原理圖2(USB轉I2C部分)

因為分辨率的問題，原理圖在頁面上顯示的不是很清楚，感興趣的同學可以在文末的參考資源中找pdf格式文件進行查看。

整個原理圖比較簡單，沒有什么好說的。主要組成部分就是兩個芯片(BD99954+FT232HL)和一些無源器件。其中FT232HL是用來跟PC上的軟件通信用的，所以整個開發(fā)板主要就是BD99954與無源器件。由此也可以看出BD99954集成度較高。

芯片

下面從芯片方面來分析一下此芯片，先看典型應用圖：

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圖 BD99954典型應用圖

再看芯片內部框圖：

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圖 BD99954內部框圖

從以上兩圖可見該芯片集成了電源管理電路中的一些常用單元，使最終的電路大大簡化。

雙輸入自動切換

比如兩個輸入源如果要切換，以往的設計：

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圖 以往的雙輸入切換需要增加額外的切換電路

如果同樣的功能使用BD99954來設計，則可大大簡化，上圖中的切換FET與電組可以省去：

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圖 使用BD99954設計的雙輸入切換

充電曲線

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圖 充電曲線

其中System Voltage為系統(tǒng)工作電壓，如果電池電壓低于該電壓那么首先要使用涓流與預充模式將電池充到該電壓。之后增加充電電流進入快充恒流模式，將電池充到預設的滿充電壓。此時電池并未充滿，此時進入快充恒壓模式直至電池電壓是設置的VBAT的1.15倍即停止充電。此時電池可以認為被充滿。上述的這些參數(shù)都可以通過I2C總線進行設置。此外為防止電池過熱，芯片還可以通過電池的溫度檢測端對電池進行溫度監(jiān)控.溫度過高時電流減半，電壓按照三檔設置的電壓進行按溫度輸出。

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