首页 > 产品 > 模拟混合信号 > 电源管理 > 电池管理 > 3级降压转换器:它是如何工作的? >

电池管理

最新课程

热门课程

3级降压转换器:它是如何工作的?

大家好! 今天,我将向您介绍一下 BQ25910 所采用的 三级降压转换器技术, 它是 TI 的最新配套器件, 可用于对单节电池应用 进行快速充电, 效率提高了高达 5%。 这就意味着 功率损耗预算不变的情况下, 充电电流增加 50%。 除了效率得到提高外, 此转换器还通过使用 更小的低厚度电感器 将解决方案尺寸 缩减到了原来的一半。 电池充电器的性能 可以用来两个 关键指标进行定义: 一是充电效率, 二是解决方案尺寸。 更高的效率意味着 充电电流更大、 充电时间更短。 但是这通常都是 通过增加电路尺寸 来实现的。 而此三级降压转换器 不但缩小了电路尺寸, 同时还提高了 整体效率。 BQ25910 基于一个 三级降压转换器, 此转换器在传统拓扑的基础上, 加入了飞跨电容器、C FLY 以及几个开关。 通过在输入电压减半的条件下 保持飞跨电容平衡, 开关节点 会显示为 V IN、V IN/2 或者接地。 三级转换器 因此得名。 当输入电压高于 两倍的输出电压时, 开关节点会在 接地和 V IN/2 之间进行交替。 反之,当输入电压 低于两倍的 输出电压时, 开关节点将在 V IN 和 V IN/2 之间进行交替。 现在让我们看一下 在上述两种情形下 开关是怎样驱动的。 假设使用 12 伏输入 来给一个 4 伏的电池充电。 在这种情况下, 转换器会 在 V IN/2 和接地 开关接点之间交替运行 如此处所示。 该周期包括 四个阶段。 我们打开 Q1 和 Q4, 开始此周期 开关节点显示为 V IN - V FLY 也就是 V IN/2。 与此同时, C FLY 电容器 开始充电, 电感器也开始通电, 这是因为输出电压低于 开关节点电压。 第二阶段时, Q1 关断 Q2 开启, 使得开关节点显示为接地。 此操作导致 C FLY 电容器断开连接, 电感器也停止通电。 在第三阶段, 控制器 关断 Q4 并开启 Q3, 直接跨过开关节点 连接 C FLY 电容器。 这样可以 释放电容器电压 同时增大 电感器电流。 值得注意的是 第一阶段中增加到 C FLY 的电荷 应在第三阶段时 从 C FLY 中移除,从而在 稳定操作状态下 开关节点为 V IN/2 时, 保持电容器平衡。 最后,第四阶段时 再次关断 Q3,开启 Q4, 将开关节点 直接接地。 此操作导致 电容器断开连接, 并且再次切断 电感器电源, 为下一周期做准备。 随着输入电压降低 控制器会自动 延长第一阶段 和第三阶段的持续时间。 换话句话说, 即增加占空比, 从而提供 稳压输出电压。 这一机制能够 减少电感器的电流纹波, 直至电流纹波降至最小值, 此时输入刚好等于 两倍的输出。 此时,开关节点 始终保持在 V IN/2, 而控制器 在第一阶段和 第二阶段间变化, 从而实现每个周期中 飞跨电容的 充电和放电。 随着输入电压 持续降低, 控制器会不断 增加占空比, 直到 Q1 和 Q3 在同一时段开启。 在这种情况下, 开关节点开始在 V IN 和 V IN/2 之间交替。 重申一下, 飞跨电容器总是处于 充电阶段或放电阶段。 现在我们可以思考一下 低输入电压的情况, 比如说用 5 伏电压为 4 伏的电池充电。 与先前的例子类似, 控制器会进行以下交替操作 给电容器充电 、断开连接、 用电容器充当电源、 最终再次断开连接。 从以上讨论, 我们可以总结出 三级转换器波形 的两个明显优势。 第一,降低了所有操作模式下 电感器和开关上的 电压应力。 第二,开关节点处的 开关频率增加一倍。 以上两点优势相结合, 可将最大电感器电流纹波 降低至普通降压转换器的 四分之一。 电感值通过 电流纹波来选择, 所以电流纹波减小后 就可以使用更小、 更薄的电感器。 此外, 线圈电阻 是电感的函数, 因此降低线圈电阻也能 减少功率损耗。 最后,三级降压转换器 中的开关 只需阻止 一半的输入电压, 这有助于减少 开关变换过程中的 开关损耗。 这些优点结合于一身, 可以将充电效率提高 5%, 同时将解决方案尺寸减半。 以上就是 BQ25910 中 飞跨电容器和额外的开关 为高电流充电 提供更高效率 以及更小解决方案尺寸 的工作原理。 如果您想了解更多信息, 请访问下方链接。 感谢您的观看。

大家好!

今天,我将向您介绍一下 BQ25910 所采用的

三级降压转换器技术, 它是 TI 的最新配套器件,

可用于对单节电池应用 进行快速充电,

效率提高了高达 5%。

这就意味着 功率损耗预算不变的情况下,

充电电流增加 50%。

除了效率得到提高外,

此转换器还通过使用 更小的低厚度电感器

将解决方案尺寸 缩减到了原来的一半。

电池充电器的性能 可以用来两个

关键指标进行定义:

一是充电效率, 二是解决方案尺寸。

更高的效率意味着 充电电流更大、

充电时间更短。

但是这通常都是 通过增加电路尺寸

来实现的。

而此三级降压转换器 不但缩小了电路尺寸,

同时还提高了 整体效率。

BQ25910 基于一个 三级降压转换器,

此转换器在传统拓扑的基础上, 加入了飞跨电容器、C FLY

以及几个开关。

通过在输入电压减半的条件下 保持飞跨电容平衡,

开关节点

会显示为 V IN、V IN/2 或者接地。

三级转换器 因此得名。

当输入电压高于 两倍的输出电压时,

开关节点会在 接地和 V IN/2 之间进行交替。

反之,当输入电压 低于两倍的

输出电压时, 开关节点将在

V IN 和 V IN/2 之间进行交替。

现在让我们看一下 在上述两种情形下

开关是怎样驱动的。

假设使用 12 伏输入 来给一个 4 伏的电池充电。

在这种情况下, 转换器会

在 V IN/2 和接地 开关接点之间交替运行

如此处所示。

该周期包括 四个阶段。

我们打开 Q1 和 Q4, 开始此周期

开关节点显示为 V IN - V FLY

也就是

V IN/2。

与此同时, C FLY 电容器

开始充电, 电感器也开始通电,

这是因为输出电压低于 开关节点电压。

第二阶段时, Q1 关断

Q2 开启, 使得开关节点显示为接地。

此操作导致 C FLY 电容器断开连接,

电感器也停止通电。

在第三阶段, 控制器

关断 Q4 并开启 Q3, 直接跨过开关节点

连接 C FLY 电容器。

这样可以 释放电容器电压

同时增大 电感器电流。

值得注意的是 第一阶段中增加到

C FLY 的电荷 应在第三阶段时

从 C FLY 中移除,从而在 稳定操作状态下

开关节点为 V IN/2 时, 保持电容器平衡。

最后,第四阶段时 再次关断 Q3,开启 Q4,

将开关节点 直接接地。

此操作导致 电容器断开连接,

并且再次切断 电感器电源,

为下一周期做准备。

随着输入电压降低 控制器会自动

延长第一阶段 和第三阶段的持续时间。

换话句话说, 即增加占空比,

从而提供 稳压输出电压。

这一机制能够 减少电感器的电流纹波,

直至电流纹波降至最小值, 此时输入刚好等于

两倍的输出。

此时,开关节点 始终保持在 V IN/2,

而控制器

在第一阶段和 第二阶段间变化,

从而实现每个周期中 飞跨电容的

充电和放电。

随着输入电压 持续降低,

控制器会不断 增加占空比,

直到 Q1 和 Q3 在同一时段开启。

在这种情况下, 开关节点开始在

V IN 和 V IN/2 之间交替。

重申一下,

飞跨电容器总是处于 充电阶段或放电阶段。

现在我们可以思考一下 低输入电压的情况,

比如说用 5 伏电压为 4 伏的电池充电。

与先前的例子类似, 控制器会进行以下交替操作

给电容器充电 、断开连接、

用电容器充当电源、

最终再次断开连接。

从以上讨论, 我们可以总结出

三级转换器波形 的两个明显优势。

第一,降低了所有操作模式下 电感器和开关上的

电压应力。

第二,开关节点处的 开关频率增加一倍。

以上两点优势相结合, 可将最大电感器电流纹波

降低至普通降压转换器的 四分之一。

电感值通过 电流纹波来选择,

所以电流纹波减小后 就可以使用更小、

更薄的电感器。

此外, 线圈电阻

是电感的函数, 因此降低线圈电阻也能

减少功率损耗。

最后,三级降压转换器 中的开关

只需阻止 一半的输入电压,

这有助于减少 开关变换过程中的

开关损耗。

这些优点结合于一身, 可以将充电效率提高 5%,

同时将解决方案尺寸减半。

以上就是 BQ25910 中 飞跨电容器和额外的开关

为高电流充电 提供更高效率

以及更小解决方案尺寸 的工作原理。

如果您想了解更多信息, 请访问下方链接。

感谢您的观看。

视频报错
手机看
扫码用手机观看
收藏本课程
  • 3级降压转换器:它是如何工作的? 未学习 3级降压转换器:它是如何工作的?

相关下载

视频简介

3级降压转换器:它是如何工作的?

所属课程:3级降压转换器:它是如何工作的? 发布时间:2019.03.11 视频集数:1 本节视频时长:00:05:27
已有2人参与了讨论去论坛跟帖交流
new
关闭广告