ADI可穿戴式設(shè)備充電方案解析 - 全文

ADP5090是一款集成式升壓調(diào)節(jié)器，可轉(zhuǎn)換PV電池或TEG的直流電源。 該器件可對儲(chǔ)能元件(如可充電鋰離子電池、薄膜電池、超級電容和傳統(tǒng)電容)進(jìn)行充電，并對小型電子設(shè)備和無電池系統(tǒng)上電。

ADP5090提供有限采集能量(從16µW到200 mW范圍)的高效轉(zhuǎn)換，工作損耗為亞µW級別。 利用內(nèi)部冷啟動(dòng)電路，調(diào)節(jié)器可在低至380 mV的輸入電壓下啟動(dòng)。 冷啟動(dòng)后，調(diào)節(jié)器便可在80 mV至3.3 V的輸入電壓范圍內(nèi)正常工作。

通過檢測VIN引腳上的輸入電壓，控制環(huán)路可將輸入電壓紋波限定在固定范圍內(nèi)，從而保持穩(wěn)定的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換。 VIN OCV檢測和輸入電壓的可編程調(diào)節(jié)點(diǎn)允許最大限度地提取PV電池或TEG采集器的能量。 可編程最低工作閾值(MINOP)可在低光照條件下實(shí)現(xiàn)升壓關(guān)斷。 此外，DIS_SW引腳還能暫時(shí)關(guān)斷升壓調(diào)節(jié)器，并且對RF傳輸友好。

ADP5090的充電控制功能保護(hù)可充電儲(chǔ)能器，實(shí)現(xiàn)方法是通過可編程充電端接電壓和關(guān)斷放電電壓監(jiān)控電池電壓。此外，可編程PGOOD標(biāo)志監(jiān)控SYS電壓。

可選原電池可通過集成式電源路徑管理控制模塊連接和管理，該模塊自動(dòng)開關(guān)來自能量采集器、可重復(fù)充電電池和原電池的電源。

ADP5090是一款超低功耗同步升壓DC-DC調(diào)節(jié)器，采用3 mm × 3 mm緊湊型LFCSP_WQ封裝。 ADP5090輸入電壓為0.38 V至3.3 V，集成功率開關(guān)、同步整流器和電池管理功能，只需極少的外部器件便可實(shí)現(xiàn)高效率解決方案。

ADP5090評估板可輕松評估該器件。 本用戶指南描述如何快速設(shè)置電路板，以及如何使用外部電阻分壓器向SYS輸出端提供最高3.5 V電壓。 只要BAT引 腳上的存儲(chǔ)元件電壓高于2.4 V外部編程SETSD，內(nèi)部開關(guān)便會(huì)開啟。當(dāng)SYS斜升至3 V時(shí)，PGOOD指示器切換至高電平。

優(yōu)勢和特點(diǎn)

集成最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)功能的升壓調(diào)節(jié)器

遲滯控制器可實(shí)現(xiàn)最佳的超輕負(fù)載效率

320 nA超低靜態(tài)電流(CBP ≥ MINOP)

260 nA超低靜態(tài)電流(CBP 《 MINOP)

輸入電壓范圍：80 mV至3.3 V

通過電荷泵實(shí)現(xiàn)380 mV(典型值)冷啟動(dòng)

MPPT開路電壓(OCV)檢測

針對光伏(PV)或熱電發(fā)生器(TEG)能量源的可編程MPPT比

MINOP引腳可編程關(guān)斷點(diǎn)

儲(chǔ)能管理

可編程電壓監(jiān)控器(2.2 V至5.2 V)支持充電并防止過度充電或過度放電

針對連接BACK_UP引腳的可選備用原電池提供電源路徑管理

RF傳輸友好

通過微控制器(MCU)進(jìn)行通信的暫時(shí)關(guān)斷升壓調(diào)節(jié)器

應(yīng)用

光伏(PV)電池能量采集

TEG能量采集

由太陽能電池板供電的電池調(diào)節(jié)器

工業(yè)監(jiān)控

自供電式無線傳感器設(shè)備

具有能量采集功能的便攜式和可穿戴式設(shè)備

以下簡單介紹一下ADP5090的應(yīng)用電路：

產(chǎn)品特性

集成最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)功能的升壓調(diào)節(jié)器

遲滯控制器可實(shí)現(xiàn)最佳的超輕負(fù)載效率

320 nA超低靜態(tài)電流(CBP ≥ MINOP)

260 nA超低靜態(tài)電流(CBP 《 MINOP)

輸入電壓范圍：80 mV至3.3 V

通過電荷泵實(shí)現(xiàn)380 mV(典型值)冷啟動(dòng)

MPPT開路電壓(OCV)檢測

針對光伏(PV)或熱電發(fā)生器

(TEG)能量源的可編程MPPT比

MINOP引腳可編程關(guān)斷點(diǎn)[!--empirenews.page--]

儲(chǔ)能管理

可編程電壓監(jiān)控器(2.2 V至5.2 V)支持充電并防止過度充電或過度放電

針對連接BACK_UP引腳的可選備用原電池提供電源

路徑管理

RF傳輸友好

通過微控制器(MCU)進(jìn)行通信的暫時(shí)關(guān)斷升壓調(diào)節(jié)器

應(yīng)用

PV電池能量采集

TEG能量采集

由太陽能電池板供電的電池調(diào)節(jié)器

工業(yè)監(jiān)控

自供電式無線傳感器設(shè)備

具有能量采集功能的便攜式和可穿戴式設(shè)備

ADP5090引腳配置和功能描述

工作原理

ADP5090集成一個(gè)納米電源升壓調(diào)節(jié)器以及一個(gè)儲(chǔ)能元件管理控制器。它能轉(zhuǎn)換低壓、高阻抗直流源的輸出功率，比如PV電池、TEG和壓電模塊。器件將電能儲(chǔ)存在帶有儲(chǔ)能保護(hù)的可充電電池或電容中，并向負(fù)載提供電源。它還能控制原電池到系統(tǒng)的一條額外電源路徑。

ADP5090集成一個(gè)冷啟動(dòng)電路、一個(gè)內(nèi)置MOSFET的同步升壓控制器、一個(gè)內(nèi)置開關(guān)的電荷控制器以及備用電源路徑開關(guān)。外部信號可暫時(shí)停止升壓操作，防止RF傳輸干擾。

備用儲(chǔ)能路徑

ADP5090提供一條備用儲(chǔ)能路徑、一個(gè)集成式備用控制器以及BACK_UP引腳和SYS引腳之間的兩個(gè)背靠背電源開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)在采集與存儲(chǔ)的能量周期性不足的條件下工作時(shí)，可將備用儲(chǔ)能元件連接至BACK_UP引腳。當(dāng)SYS電壓超過1.5 V(典型值)時(shí)，使能備用控制器。當(dāng)BACK_UP引腳電壓高于BAT引腳電壓時(shí)，開啟BACK_UP引腳與SYS引腳之間的內(nèi)部電源開關(guān)。當(dāng)BACK_UP引腳電壓低于BAT引腳電壓時(shí)，關(guān)斷內(nèi)部電源開關(guān)。BAT引腳的比較器輸入失調(diào)電壓(185 mV典型值)防止輸入源和BAT引腳對BACK_UP引腳充電。

此外，備用儲(chǔ)能元件可以通過浪涌電流保護(hù)電路旁路冷啟動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)電流超過內(nèi)部限流(400 mA典型值)時(shí)，BACK_UP開關(guān)關(guān)斷。說明電源路徑的工作狀態(tài)。對于長期儲(chǔ)能模式，可移除備用儲(chǔ)能元件，然后將SYS放電至地。

ADI電池充電器IC系列支持鋰離子電池監(jiān)控、PV電池能源采集、工業(yè)監(jiān)控、可穿戴設(shè)備和其他便攜式設(shè)備等一系列應(yīng)用。該產(chǎn)品組合的產(chǎn)品具有恒流/恒壓線性充電特性，可用于單個(gè)鋰離子電池、疊層鋰離子監(jiān)控、電池隔離等應(yīng)用，其靈活性可讓這些應(yīng)用在多個(gè)系統(tǒng)中正常工作。

其他應(yīng)用包括：

TEG能量采集

自供電式無線傳感器設(shè)備

電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車