高效能量采集升压充电IC bq25504的性能特点及应用分析

TI公司的bq25504是高效率超低效率的能量采集升压充电IC，可以管理各种直流源如太阳能或热电发生器（TEG）所产生的微瓦或毫瓦功率，超低静态电流小于330nA，可连续从VIN大于80mV的输入源采集能量，冷启动电压VIN大于330mV，具有串联的动态MPPT，所采集的能量可储存在锂电池中，薄膜电池，超级电容或传统电容。 太阳能充电器，TEG收集，无线传感器网络（WSN），工业监视，能量存储，环境监测，基线/结构健康监测（SHM），智能建筑物控制，手持保健设备以及娱乐系统遥控等。 bq25504主要优势和特性，方框图，太阳能，TEG和MPPT应用电路图，bq25504 EVM评估板性能指标，电路图产品和材料清单，PCB布局图产品以及太阳能能量采集总体解决方案包括传统逆变器解决方案框图，微逆变器解决方案投影和太阳能街灯照明长度图。

德州仪器（TI）推出用于纳米功率能量收集的高效升压充电器IC

bq25504是新的智能集成式能量收集纳米功率管理解决方案家族中的第一个，非常适合满足超低功率应用的特殊需求。该产品经过专门设计，可以有效地获取和管理从各种直流电源（例如光伏（太阳能）或热力发电机）产生的微瓦（μW）到毫瓦（mW）的功率。bq25504是同类产品中第一个实现针对产品和系统的高效升压转换器/充电器的产品，例如对无线传感器网络（WSN）具有严格功率和操作要求的产品和系统。bq25504的设计始于仅需微瓦功率即可开始工作的DCDC升压转换器/充电器。

bq25504主要优势和特性：

•具有高效DC / DC升压转换器/充电器的超低功耗–

从低输入源连续收集能量： VIN≥80 mV（典型值）–

超低静态电流：IQ 《330 nA（典型值）–

冷启动电压：VIN ≥330 mV（典型值）

•可编程动态美心庵功率点跟踪（MPPT）

-综合动力最大功率点跟踪的最优能量提取能量生产过程中资源的品种

-输入电压调节功能，可防止崩输入源

•储能

-能源可以存放到可充电锂离子电池，薄膜电池，超级电容器或常规电容器中

•电池充电和保护用户可编程的欠压/过压电平

–带有可编程过热 关断功能的片上温度传感器

•电池状态输出

–电池良好的输出引脚–可编程的

阈值和滞后–

警告附加的微控制器，

即将掉电–可用于启用/禁用系统负载

bq25504应用：

•能量收集

•太阳能充电器

•热力发电机（TEG）收集

•无线传感器网络（WSN）

•工业监控

•能源存储

•环境监控

•桥梁/结构健康监控（SHM）

•智能建筑控制

•便携式和可穿戴健康设备

•娱乐系统遥控器

图1.bq25504功能附件图

图2.bq25504太阳能应用电路图

VIN_DC = 1.2 V，CSTOR = 4.7μF，LBST = 22μH，CHVR = 4.7μF，CREF = 10 nF，TSD_PROTL（65°C），MPPT（VOC）= 80％VBAT_OV = 3.1 V ，VBAT_UV = 2.2 V，VBAT_OK = 2.4 V，VBAT_OK_HYST = 2.8 V，ROK1 = 4.42MΩ，ROK2 = 4.22MΩ，ROK3 = 1.43MΩ，ROV1 = 5.9MΩ，ROV2 = 4.02MΩ，RUV1 = 5.6MΩ，RUV2 = 4.42MΩ ，ROC1 = 15.62MΩ，ROC2 = 4.42MΩ

图3.bq25504 TEG应用电路图

VIN_DC = 0.5 V，CSTOR = 4.7μF，LBST = 22μH，CHVR = 4.7μF，CREF = 10 nF，TSD_PROTH（120°C），MPPT（VOC）= 50％VBAT_OV = 4.2 V ，VBAT_UV = 3.2 V，VBAT_OK = 3.5 V，VBAT_OK_HYST = 3.7 V，ROK1 = 3.32MΩ，ROK2 = 6.12MΩ，ROK3 = 0.542MΩ，ROV1 = 4.42MΩ，ROV2 = 5.62MΩ，RUV1 = 3.83MΩ，RUV2 = 6.12MΩ ，ROC1 = 10MΩ，ROC2 = 10MΩ

图4.bq25504 MPPT应用电路图

VIN_DC = 1.2 V，CSTOR = 4.7μF，LBST = 22μH，CHVR = 4.7μF，TSD_PROTL（65℃），

MPPT（VOC）=禁用VBAT_OV = 3.3 V，VBAT_UV = 2.2 V，VBAT_OK = 2.8 V，VBAT_OK_HYST = 3.1 V，ROK1 = 3.97MΩ，ROK2 = 5.05MΩ，ROK3 = 0.976MΩ，ROV1 = 5.56MΩ，ROV2 = 4.48MΩ，RUV1 = 5.56MΩ，RUV2 = 4.42MΩbq25504

EVM评估板

bq25504 EVM –具有能量收集器应用的电池管理的超低功耗升压转换器

bq25504EVM-674 –具有能量收集器应用的电池管理的超低功耗升压转换器。此EVM出厂时已编程，可进行与大多数MCU兼容的设置和3V纽扣电池。EVM被编程为提供3.1VDC最大电压（OV）来为存储元件充电，而欠压则被编程为2.2VDC。当VSTOR上升至2.8VDC且VSTOR下降至2.4VDC时，VBAT_OK指示切换为高电平。用户指南介绍了bq25504评估模块（EVM），如何执行独立评估以及如何使EVM与系统和主机接口。

bq25504 EVM评估板的主要特性：

用于能量采集

器应用的bq25504超低功耗升压转换器/充电器的评估模块，具有电池管理功能，

用于欠压，过压的电阻可编程设置，用于灵活的电池管理，包括用于微调设置的POT（未填充）

可编程推挽输出电池状态指示（VBAT_OK）

可用于测试目的的关键信号测试点–提供简易的探头连接跳线–易于更改设置

图5。bq25504 EVM评估板外形图

bq25504 EVM评估板性能指标：

图6。bq25504 EVM评估板电路图

bq25504 EVM评估板材料清单（BOM）：

图7。bq25504 EVM评估板PCB布局图

TI能量太阳能采集总体解决方案

传统逆变器解决方案

中部，或“传统”，逆变器是直流电源转换从72电池的太阳能电池板的一个串到AC功率的集中的功率控制单元在公用电网上使用。这些通常是产生超过1 kW功率的大型商业或住宅系统。整个串的最大功率点跟踪仅在逆变器盒上完成，逆变器盒可能还包括从电网“孤岛”到太阳能系统的继电器。

图8 。.传统逆变器解决方案

方案

微型逆变器的运行方式与中央逆变器系统相似，但安装在每个单独的面板上，并且处理的

功率要低得多，通常为300W。微型逆变器提供了好处对于那些想从小开始但又具有

MPPT的完整DC / AC转换并在以后扩展的用户来说，具有很好的可扩展性。

图9.微逆变器解决方案布局（1）

微转换器将单个太阳能电池板的直流电源点最大化，并将要向下游传输的直流电压转换（向下或向上）转换为集中式交流（并网）逆变器。与集中式转换器相比，这些系统位于每个面板上的功率更低（典型值为300 W）。这些有时称为“优化器”，因为它们优化了每个面板的功能，从而提高了系统的整体效率。

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图10.微逆变器解决方案布局（2）

3.电池充电解决方案

离网型太阳能系统通常需要给电池或一组电池单元充电，这些电池或电池单元阵列在没有太阳能的情况下为负载提供连续的功率。更长的时间。通常对成本敏感，为了优化存储元件的大小，成本和可用功率，离网系统还要求最大功率点。但是，这可以通过采用比并网系统更低的功耗和更简单的MCU来实现，也可以采用简单的固定功率点（通常设置为VOC的76％）来实现。LED照明和电机等负载可能需要额外的功率提升和/或控制。

图11.太阳能街灯照明附件图。

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