支持雙向充放電的高效Buck-Boost控制器——TMI5810

隨著便攜式電子產(chǎn)品趨于小型化和輕量化，鋰電池成為大多數(shù)便攜式電子產(chǎn)品供電的更優(yōu)選擇。常規(guī)單節(jié)鋰電池充滿電為4.2V，因?yàn)椴煌娮赢a(chǎn)品對(duì)電源電壓的要求不同，所應(yīng)用的鋰電池串?dāng)?shù)也有所不同。

常見的電子產(chǎn)品如電動(dòng)工具、吸塵器、音箱和筋膜槍等應(yīng)用，一般由1~6節(jié)鋰電池串聯(lián)供電，即需匹配寬電壓（5~28V）的電源適配器，所以電子產(chǎn)品中的鋰電池組需要進(jìn)行充電、放電等系列電能變換才能完成整個(gè)供電過(guò)程，而這些電能變換都需要芯片來(lái)控制完成。

如下圖，傳統(tǒng)方案下，MCU需要分別控制“充電電路”和“放電電路”的功能模塊實(shí)現(xiàn)電池包充放電，整個(gè)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，電路設(shè)計(jì)也比較繁瑣。

拓爾微TMI5810是一顆集雙向充放電和高效率于一身的同步升降壓電源管理芯片，能有效解決多節(jié)鋰電池充放電管理難題。如下圖，相比于傳統(tǒng)方案TMI5810可以將“充電電路”和“放電電路”合二為一，MCU只需要控制TMI5810即可實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程，大大減少了外圍設(shè)計(jì)，優(yōu)化了電源管理架構(gòu)。

TMI5810外置4開關(guān)的升降壓（Buck-Boost）架構(gòu)，充電支持1~6節(jié)鋰電池，寬電壓2.8~32V（36V耐壓）輸入和2~30V反向輸出，可滿足大多數(shù)便攜式電子產(chǎn)品的電壓輸入及12V/24V的車載充電器的供電應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)多節(jié)鋰電池組的充放電控制。

TMI5810工作原理

TMI5810采用專利技術(shù)（Buck-Boost Topology），確保系統(tǒng)在Buck，Boost，Buck-Boost多工作模式下實(shí)現(xiàn)電路平滑穩(wěn)定過(guò)渡，如下圖三種模式下電路波形圖。

TMI5810 充放電模式受 DIR 信號(hào)控制：

當(dāng) DIR 輸入為低電平時(shí)，TMI5810工作于充電模式，由適配器接口（VBUS 端）向電池（VBAT 端）充電;

通過(guò)CSEL pin 設(shè)置充電BAT電壓，然后通過(guò)改變CSEL對(duì)GND的電阻R24, 設(shè)置VBAT電壓（1S~3S），其他的電壓通過(guò)FB來(lái)完成設(shè)置。如下表所示：

在充電模式下，具有充電管理功能，支持涓流，恒流，恒壓和滿充指示管理。

當(dāng) DIR 輸入為高電平時(shí)，TMI5810工作于放電模式，由電池（VBAT端）向適配器接口（VBUS 端）放電。

VBUS 放電電壓動(dòng)態(tài)調(diào)整：放電模式下，除了通過(guò)改變 FB1 分壓比的方式，還可通過(guò) PWM 信號(hào)對(duì) VBUS 電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。固定FB1分壓電阻不變，向PWM管腳輸入頻率為10kHz~100kHz的 PWM 信號(hào)，VBUS 輸出電壓即受 PWM 信號(hào)占空比 D 控制。

隨著鋰電池市場(chǎng)應(yīng)用的普及化以及對(duì)鋰電池研究的不斷深入，系統(tǒng)對(duì)鋰電池一系列參數(shù)的了解和控制將更加精細(xì)化，與之相應(yīng)的充放電管理的技術(shù)會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。拓爾微圍繞鋰電池的深化應(yīng)用，自主研發(fā)了多種專利技術(shù)和控制芯片，為客戶產(chǎn)品開發(fā)和行業(yè)發(fā)展提供有效助力。