I2C-gesteuertes, abwärtswandelnde 1,5-A-Einzellen-Ladegeräte BQ25618/619

Die Geräte BQ25618/619 von Texas Instruments liefern Ladung, Aufwärtswandlung und Spannungsschutz in einem einzigen Gerät. Sie bieten einen extrem niedrigen Abschlussstrom, um Ladegeräte so zu schalten, dass tragbare Geräte mit voller Akkukapazität geladen werden können. Der niedrige Ruhestrom des BQ25618/619 reduziert den Batterie-Verluststrom im Transportmodus auf 6 µA, wodurch die Batterieenergie geschont und die Lagerfähigkeit des Geräts verdoppelt wird. Diese Geräte sind hochintegrierte 1,5-A-Batterieladegeräte mit schaltbarem Batterielade- und System-Leistungspfadmanagement für Li-Ionen- und Li-Polymer-Batterien. Sie bieten schnelles Laden mit hoher Eingangsspannung für eine breite Palette von Anwendungen wie Wearable- und Kopfhörer-Ladestationen. Der niederimpedante Leistungspfad optimiert Schalteffizienz, reduziert Ladezeit und sorgt für eine längere Batterielaufzeit während der Entladungsphase. Die Regelung von Eingangsspannung und -strom, der niedrige Abschlussstrom und die Batteriefernmessung erlauben maximale Ladeleistung für die Batterie. Die Lösung ist hochintegriert mit Eingangssperr-FET (RBFET, Q1), High-Side-Schalt-FET (HSFET, Q2), Low-Side-Schalt-FET (LSFET, Q3) und Batterie-FET (BATFET, Q4) zwischen System und Batterie. Für die High-Side-Gate-Ansteuerung ist eine Bootstrap-Diode integriert, um das Systemdesign zu vereinfachen. Die serielle I²C-Schnittstelle mit Lade- und Systemeinstellungen macht die Komponente zu einer wirklich flexiblen Lösung.

BQ25618 and BQ25619 unterstützen eine Vielzahl von Eingangsquellen, einschließlich eines Standard-USB-Host-Anschlusses, eines USB-Ladeanschlusses und eines USB-kompatiblen Hochspannungsadapters sowie drahtlos übertragener Leistung. Durch die Regelung von Eingangsstrom und -spannung ist das Ladegerät mit den Leistungsspezifikationen für USB 2.0 und USB 3.0 kompatibel. Die Geräte empfangen Werte von einer Erkennungsschaltung im System, z. B. einer USB-PHY-Komponente. Das BQ25618/619 integriert ein abwärtswandelndes Ladegerät und einen Aufwärtsregler in einer Lösung mit einer einzigen Induktivität. Der Aufwärtswandlungsmodus liefert 5 V (einstellbar: 4,6 V / 4,75 V / 5 V / 5,15 V) am PMID-Pin und dient zur Reduzierung des Materialaufwands sowie zum Laden einer anderen Batterie durch Ansteuerung von PMID_GOOD. Das PMID_GOOD-Pin wird verwendet, um den externen PMOS-FET anzusteuern und den PMID des Aufwärtswandlungsausgangs von angeschlossenem Zubehör zu trennen. Das Leistungspfadmanagement regelt das System auf einen Wert geringfügig über der Batteriespannung, unterschreitet jedoch nicht die Mindestsystemspannung von 3,5 V (programmierbar), wenn der Adapter angeschlossen ist. Mit dieser Funktion hält das System den Betrieb aufrecht, wenn die Batterie vollständig entleert ist oder entfernt wird. Wenn die Eingangsstrom- oder -spannungsgrenze erreicht ist, reduziert das Leistungspfadmanagement automatisch den Ladestrom. Wenn die Systembelastung weiter ansteigt, wird die Batterie entladen, bis der Systemleistungsbedarf gedeckt ist. Dieser Ergänzungsmodus verhindert eine Überlastung der Eingangsquelle.

Das BQ25618/619 initiiert und vervollständigt einen Ladezyklus ohne Software-Steuerung. Es erkennt die Batteriespannung und lädt die Batterie in drei Phasen auf – Vorkonditionierung, Konstantstrom und Konstantspannung. Am Ende des Ladezyklus schließt das Ladegerät den Vorgang automatisch ab, wenn der Ladestrom unter eine voreingestellte Grenze fällt und die Batteriespannung höher als der Ladeschwellenwert ist. Wenn der voll aufgeladene Akku unter den Ladeschwellenwert fällt, startet das Ladegerät automatisch einen weiteren Ladezyklus. Das Ladegerät bietet verschiedene Sicherheitsmerkmale für die Batterieaufladung und den Systembetrieb, einschließlich Negativ-Temperaturkoeffizienten-Thermistor-Überwachung des Akkus, Ladesicherheitstimer sowie Überspannungs- und Überstromschutz. Die thermische Regulierung reduziert den Ladestrom, wenn die Sperrschichttemperatur +110 °C überschreitet. Das Statusregister meldet den Ladezustand und etwaige Fehlerzustände. Dank I²C zeigt das VBUS_GD-Bit an, ob eine gute Stromquelle vorhanden ist, und der INT-Ausgang benachrichtigt den Host sofort, wenn ein Fehler auftritt. Die Komponente verfügt über ein QON-Pin zur Steuerung von BATFET-Aktivierung und -Reset, um den stromsparenden Transportmodus oder die Funktion zum vollständigen Zurücksetzen des Systems zu beenden. Die Komponente BQ2619 ist in einem 24-poligen, 4 mm × 4 mm × 0,75 mm dünnen WQFN-Gehäuse für einfaches Layout und die Komponente BQ25618 in einem WCSP-Gehäuse mit 30 Kugeln, 2,0 mm × 2,4 mm für platzbeschränkte Designs erhältlich.