Texas Instruments bq25968開關(guān)電容快速充電器是一套采用開關(guān)電容器架構(gòu)且效率達(dá)97%的高效6A電池充電解決方案。該架構(gòu)和集成式FET經(jīng)過優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)50%的占空比，這就允許電纜電流是向電池提供的電流的一半。此功能可以降低充電線上的損失，以及限制應(yīng)用溫度升高。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments bq25968開關(guān)電容快速充電器數(shù)據(jù)手冊.pdf

雙相架構(gòu)提高了充電效率，降低了輸入和輸出電容要求。當(dāng)與主充電器（如bq25790）配合使用時，該系統(tǒng)通過CC、CV和端接預(yù)充電以最低功率損耗實(shí)現(xiàn)最快的充電速度。兩相架構(gòu)可降低輸入電容器要求并減少輸出電壓紋波。當(dāng)與標(biāo)準(zhǔn)充電器（如bq2589x）配合使用時，該系統(tǒng)通過CC、CV和端接預(yù)充電以最低功率損耗實(shí)現(xiàn)最快的充電速度。

Texas Instruments bq25968集成了所有必要的保護(hù)功能，確保安全充電。這些特性包括輸入過壓和過流保護(hù)、輸出過壓和過流保護(hù)、電池和電纜溫度檢測以及監(jiān)測裸片溫度。該器件包括一個12位高效模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，用于提供總線電壓、總線電流、輸出電壓、電池電壓、電池電流、總線溫度、電池溫度、裸片溫度以及管理適配器或移動電源電池充電所需的其他計算測量。

特性

• 功率級效率高達(dá)97%，實(shí)現(xiàn)6A快速充電
• 正在申請專利的開關(guān)電容充電器架構(gòu)，優(yōu)化實(shí)現(xiàn)50%的占空比
  • 輸入電壓為電池電壓的兩倍（3.5V至4.65V）
  • 輸出電流為輸入電流的兩倍（高達(dá)4.5A）
  • 降低電纜的功耗
• 集成的可編程保護(hù)特性，實(shí)現(xiàn)安全操作
  • 輸入過壓保護(hù) (BUS_OVP)
  • 輸入過電流保護(hù) (BUS_OCP)，帶可調(diào)節(jié)警報
  • 輸入過壓，具有外部OVP FET（VAC_OVP高達(dá)17V）
  • 電池過壓保護(hù) (BAT_OVP)，帶可調(diào)節(jié)警報
  • 輸出過壓 (VOUT_OVP)
  • 輸入過電流保護(hù) (BUS_OCP)，帶可調(diào)節(jié)警報
  • IBAT過流保護(hù) (BAT_OCP)，帶可調(diào)節(jié)警報
  • 開關(guān)MOSFET逐周期電流限制
  • 電池溫度監(jiān)控
  • 連接器溫度監(jiān)控
• 可編程設(shè)置，用于系統(tǒng)優(yōu)化
  • STAT、FLAG和MASK選項(xiàng)，用于中斷
  • ADC讀數(shù)和配置
• 集成16位高效模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)
  • 總線電壓：±0.5%
  • VOUT電壓：±0.5%
  • -0.4%至0.2% BAT電壓，具有差分感應(yīng)
  • ±1.5%BAT電流 (6A時，帶外部RSENSE)
  • BAT溫度：±1%
  • BUS溫度：±1%
  • 裸片溫度：±4°C

簡化應(yīng)用

BQ25968：高效6A開關(guān)電容快速充電器技術(shù)與應(yīng)用解析

引言

隨著智能手機(jī)、平板電腦等便攜式設(shè)備對電池容量和充電速度要求的不斷提高，快速充電技術(shù)已成為現(xiàn)代電子設(shè)備不可或缺的一部分。德州儀器（TI）推出的BQ25968是一款采用開關(guān)電容架構(gòu)的高效、大電流單節(jié)電池快速充電器，其獨(dú)特的雙相架構(gòu)和高達(dá)97%的轉(zhuǎn)換效率，為高功率快充系統(tǒng)提供了理想的解決方案。

一、BQ25968核心特性概述

1. 高效開關(guān)電容架構(gòu)

• 轉(zhuǎn)換效率高達(dá)97% ，支持6A快速充電。
• 專利待審的開關(guān)電容架構(gòu) ，優(yōu)化為50%占空比工作模式：
  • 輸入電壓為電池電壓的2倍（3.5V至4.65V）
  • 輸出電流為輸入電流的2倍（最高4.5A）
  • 顯著降低充電線纜上的功率損耗

2. 全面的集成保護(hù)功能

• 輸入過壓保護(hù)（BUS_OVP）
• 輸入過流保護(hù)（BUS_OCP），支持可調(diào)報警
• 外部OVP FET支持VAC_OVP（最高17V）
• 電池過壓保護(hù)（BAT_OVP）與可調(diào)報警
• 輸出過壓保護(hù)（VOUT_OVP）
• 電池過流保護(hù)（BAT_OCP）
• 溫度監(jiān)控（電池、連接器、芯片結(jié)溫）

3. 高精度ADC監(jiān)測系統(tǒng)

• 集成16位有效精度ADC，提供多路關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測：
  • VBUS、VAC、VOUT、VBAT電壓
  • IBUS、IBAT電流
  • TSBUS、TSBAT、TDIE溫度

二、系統(tǒng)架構(gòu)與工作原理

1. 開關(guān)電容功率級

BQ25968采用雙相開關(guān)電容架構(gòu)，每相由四個開關(guān)管（Q1–Q4）和一個飛跨電容（CFLY）組成。通過50%占空比的交替開關(guān)，實(shí)現(xiàn)輸入電壓的二分壓和輸出電流的倍增，從而在保持高效率的同時降低輸入輸出電容的要求。

2. 與主充電器協(xié)同工作

BQ25968通常作為“從充電器”與如BQ25890等主開關(guān)充電器配合使用。在電池電壓低于3.5V時由主充電器進(jìn)行預(yù)充電；當(dāng)電池電壓達(dá)到3.5V后，系統(tǒng)通過PD協(xié)議協(xié)商提升輸入電壓，啟用BQ25968進(jìn)行大電流快充；在接近滿電時再切換回主充電器進(jìn)行恒壓/涓流充電。

3. 智能適配器通信

設(shè)備通過I2C接口與主機(jī)（如MCU）通信，實(shí)時調(diào)整保護(hù)閾值、讀取ADC數(shù)據(jù)，并通過PD控制器與智能適配器進(jìn)行電壓/電流協(xié)商，實(shí)現(xiàn)動態(tài)功率調(diào)節(jié)。

三、關(guān)鍵設(shè)計要點(diǎn)

1. 外部元件選型建議

• 飛跨電容（CFLY） ：每相推薦使用3–4個22μF電容，如Murata GRM18BR61A226ME15。
• 輸入/輸出電容 ：低ESR陶瓷電容，靠近引腳布局。
• 電流檢測電阻 ：支持2mΩ或5mΩ，精度影響IBAT_ADC讀數(shù)。

2.布局與散熱建議

• 電源路徑（VBUS、PMID、VOUT）盡量短而寬。
• 飛跨電容盡量靠近芯片引腳，減少開關(guān)噪聲。
• 使用散熱過孔連接芯片底部焊盤至PCB接地層。

四、典型應(yīng)用場景

1. 智能手機(jī)快充系統(tǒng)

• 配合PD適配器，實(shí)現(xiàn)最高6A的電池充電電流。
• 支持Type-C接口與PD協(xié)議通信。

2. 平板電腦與大容量設(shè)備

• 可并聯(lián)兩個BQ25968（主從模式）以分擔(dān)電流、降低損耗。
• 支持更高功率輸入（如20V/3A）轉(zhuǎn)換為10A電池電流。

3. 電源銀行（Power Bank）

• 支持雙向快充，兼顧輸入與輸出高效率。