BQ25186：小體積、低功耗的單節(jié)電池充電解決方案

在電子設(shè)備的設(shè)計中，電池充電管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天我們要介紹的BQ25186，是德州儀器（TI）推出的一款單節(jié)線性電池充電器，它具有小尺寸、低靜態(tài)電流等特點(diǎn)，能有效延長電池壽命，適用于多種應(yīng)用場景。

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一、BQ25186的特性亮點(diǎn)

1. 充電能力與兼容性

BQ25186支持高達(dá)1A的線性充電電流，輸入電壓范圍為3.0V至18V，可適應(yīng)電池對電池充電、USB適配器以及高阻抗電源等多種充電場景。它還兼容Li - ion、Li - Poly和LiFePO4等多種電池化學(xué)體系，電池調(diào)節(jié)電壓可在3.5V至4.65V之間以10mV的步長進(jìn)行配置，精度高達(dá)0.5%。

2. 電源路徑管理與負(fù)載支持

該芯片具備電源路徑管理功能，能在為系統(tǒng)供電的同時為電池充電。系統(tǒng)電壓（SYS）可在4.4V至5.5V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，還支持電池跟蹤功能，能為高阻抗輸入源提供輸入電壓動態(tài)功率管理（VINDPM）。此外，它能提供高達(dá)3A的放電電流，以支持高系統(tǒng)負(fù)載。

3. 低功耗模式

BQ25186擁有超低靜態(tài)電流，關(guān)機(jī)模式下電流僅為15nA，運(yùn)輸模式下為3.2μA（帶按鈕喚醒功能），僅電池模式下為4μA，睡眠模式下輸入適配器的靜態(tài)電流為30μA。

4. 保護(hù)功能

芯片集成了多種故障保護(hù)機(jī)制，包括輸入過壓保護(hù)（VIN_OVP）、電池短路保護(hù)（BATSC）、電池過流保護(hù)（BATOCP）、輸入電流限制保護(hù)（ILIM）、熱調(diào)節(jié)（TREG）和熱關(guān)斷（TSHUT）以及電池?zé)峁收媳Ｗo(hù)（TS）等，還具備看門狗和安全定時器故障保護(hù)功能。

二、應(yīng)用場景廣泛

BQ25186適用于多種小型電子設(shè)備，如TWS耳機(jī)及充電盒、智能眼鏡、AR和VR設(shè)備、智能手表等可穿戴設(shè)備，以及零售自動化和支付設(shè)備、建筑自動化設(shè)備等。

三、詳細(xì)功能解析

1. 電池充電過程

BQ25186的充電過程分為涓流充電、預(yù)充電、快速充電和終止四個階段。

• 涓流充電：當(dāng)電池電壓低于 (V_{BATSC}) 閾值時，芯片以較低的涓流電流（IBATSC）為電池充電，以防止電池?fù)p壞。
• 預(yù)充電：電池電壓高于 (V{BATSC}) 但低于 (V{LOWV}) 閾值時，以預(yù)充電電流（IPRECHG）充電，預(yù)充電電流是終止電流的倍數(shù)，通常為快速充電電流的一定百分比。
• 快速充電：當(dāng)電池電壓達(dá)到 (V{LOWV}) 閾值后，進(jìn)入快速充電階段，此時由恒流（CC）和恒壓（CV）兩個控制環(huán)路控制充電。當(dāng)電池電壓接近 (V{BATREG}) 水平時，CV環(huán)路起主導(dǎo)作用，充電電流逐漸減小。
• 終止：當(dāng)充電電流達(dá)到終止電流（(I{TERM})）時，充電結(jié)束，電池FET斷開，進(jìn)入高阻抗模式。若電池電壓下降到低于 (V{BATREG}) 減去 (V_{RCH}) 時，將開始新的充電周期。

2. 動態(tài)功率管理

• 輸入電壓動態(tài)功率管理（VINDPM）：該功能可防止輸入電壓崩潰，當(dāng)輸入電源無法支持設(shè)定的充電電流和系統(tǒng)負(fù)載時，通過降低充電器的輸入電流，使輸入電壓保持在VINDPM閾值以上。VINDPM閾值可通過I2C寄存器進(jìn)行編程，甚至可以完全禁用。
• 動態(tài)功率路徑管理模式（DPPM）：在有有效輸入源連接時，功率路徑管理電路會持續(xù)監(jiān)測輸入電壓和電流。當(dāng)充電電流和負(fù)載電流之和超過預(yù)設(shè)的最大輸入電流時，輸入DPM環(huán)路會降低輸入電流；若SYS電壓低于DPPM電壓閾值，充電電流將通過BATFET降低。

3. 其他功能

• 睡眠模式：當(dāng) (V{IN}) 低于睡眠模式進(jìn)入閾值且高于欠壓鎖定閾值時，設(shè)備進(jìn)入低功耗睡眠模式，此時輸入與電池隔離，可防止在無 (V{IN}) 時電池放電。
• SYS電源控制：可通過I2C的SYS_MODE位控制SYS的供電方式，包括正常操作、強(qiáng)制電池供電、SYS斷開浮空和SYS斷開下拉等模式。
• SYS調(diào)節(jié)：芯片包含SYS電壓調(diào)節(jié)環(huán)路，可防止連接到SYS的下游設(shè)備承受過高電壓。在電池跟蹤模式下，SYS電壓可根據(jù)電池電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；在固定電壓模式下，SYS電壓可調(diào)節(jié)到主機(jī)設(shè)定的目標(biāo)值。

四、引腳配置與電氣特性

1. 引腳配置

BQ25186采用DLH（WSON 10）封裝，各引腳功能明確，如IN引腳為直流輸入電源，SYS引腳為調(diào)節(jié)后的系統(tǒng)輸出，BAT引腳連接電池正極等。

2. 電氣特性

文檔詳細(xì)給出了BQ25186的各項(xiàng)電氣參數(shù)，包括絕對最大額定值、ESD額定值、熱信息、推薦工作條件和電氣特性等。例如，輸入電壓范圍為 - 0.3V至25V，輸出灌電流最大為20mA等。

五、寄存器映射與I2C接口

1. 寄存器映射

芯片的I2C寄存器包含多個功能寄存器，如STAT0、STAT1、FLAG0等，可用于讀取充電器狀態(tài)、故障信息以及配置充電參數(shù)等。

2. I2C接口

BQ25186使用I2C兼容接口進(jìn)行參數(shù)編程和狀態(tài)讀取，支持標(biāo)準(zhǔn)模式（100 kbps）和快速模式（400 kbps）。數(shù)據(jù)傳輸遵循特定的協(xié)議，通過起始條件、地址傳輸、數(shù)據(jù)傳輸和停止條件完成。

六、應(yīng)用與設(shè)計要點(diǎn)

1. 典型應(yīng)用

在典型應(yīng)用中，BQ25186可配置為I2C控制的單節(jié)Li - ion電池充電器和電源路徑管理器，適用于智能手表和無線耳機(jī)等設(shè)備?？赏ㄟ^連接電池?zé)崦?a target="_blank">電阻到TS引腳來監(jiān)測電池溫度，控制充電過程；還可將TS/MR引腳連接到按鈕，向主機(jī)發(fā)送中斷信號或?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位。

2. 設(shè)計要點(diǎn)

• 輸入電容：輸入去耦電容建議使用低ESR的陶瓷電容，如X7R或X5R，并盡可能靠近IC的電源和接地引腳。由于電容的電壓降額，IN引腳建議使用35V額定電容，以確保在工作輸入電壓下有效電容不低于1μF。
• TS引腳：NTC的接地連接應(yīng)盡可能靠近設(shè)備的GND引腳，以減少TS測量中的誤差。若不需要TS功能，可將TS引腳通過10kΩ電阻接地。
• 布局：為獲得最佳性能，IN到GND、SYS到GND和BAT到GND的去耦電容應(yīng)盡可能靠近設(shè)備；使用實(shí)心接地平面并連接到GND引腳和散熱焊盤；按鈕的GND應(yīng)盡可能靠近設(shè)備；高電流充電路徑應(yīng)根據(jù)最大充電電流進(jìn)行適當(dāng)尺寸設(shè)計，以避免電壓降。

BQ25186以其豐富的功能、良好的性能和廣泛的適用性，為電子工程師在電池充電管理設(shè)計中提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理配置芯片的參數(shù)，并注意設(shè)計要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。大家在使用BQ25186的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。