如何将锂电池电压转化成支持多种快充协议的电压

上一篇文章介绍了支持三段式锂电池充电电路，使用上海如韵电子CN3791芯片的MPPT功能提高了锂电池充电过程中的能量转换效率，带来了锂电池快速蓄电。这篇文章咋们来看看如何将锂电池电压转化成支持多种快充协议的电压。

单节锂电池的最高电圧为4.2V但是手机最长用的充电电压为5V，有些支持快充的手机充电电压可以达到9V，12V。 所以在项目中就需要使用到升压电路，将低电压升到满足手机充电的电压。

如图所示，为BOOST升压拓扑结构，当开关管导通时，二极管截止，电流经过电感，开关管回到地。 在这个过程中电感存储磁场。 当开关管不导通时，此时二极管导通，由于电感电流不能突变，产生感应电动势并且与输入电压进行叠加，电流经过二极管给输出电容和负载进行供电，在这种条件下，输出电压Vout总是大于输入电压,其输出电压可通过下面的式子进行计算，式子中D为控制信号占空比。

在BOOST电路中我使用了TI的升压解决方案，使用了一片同步整流升压芯片TPS61088。 该芯片输入电压最低为2.7V，输出电压最高可达到12.6V，具有10A开关电流能力，电源转换效率高。 在该该项目中完全可以满足快充协议的电压电流需求。

下面我们来通过一个表格说下芯片的这些引脚的功能：

EN	TPS61088芯片使能引脚，可通过单片机控制，不充电时可将芯片失能。
COMP	环路补偿引脚。
ILIM	开关峰值电流保护设置引脚
SS	使用外部电容设置软启动时间。（软启动电路后文介绍）
MODE	在轻载时可以选择PFM和PWM工作模式
FSW	使用外部电阻可以设置开关频率
BOOT	高端MOS管驱动引脚。
FB	电阻反馈网络，用于设置输出电压

这些引脚的阻容计算公式，在芯片手册中都可以进行查找到，这里就不进行过多的阐述。 下面我们来看看软启动电路。

电路设计中难免会使用到电容器，比如在单片机电源引脚处会看到0.1uf的电容。 电源电路中会看到电解电容，这些电容能够起到稳定电源电压，滤除高频干扰的作用。

然而电源输入电路中大量使用电容会带来电路设计的难题，在上电瞬间由于电容电压不能激变，电容两端电压呈指数缓慢上升，同时我们都知道，电容器电流相位超前电压90度。 在上电瞬间电容相当于短路此时电路中电流非常大，会形成浪涌电流，在重载应用场景时上电瞬间会出现打火现象。

为了解决上述问题，电源软启动电路就出现了，该电路的作用就是在电路上电瞬间抑制浪涌电流，上电时电路切换到高阻抗状态使用小电流给电容充电，当电容电压达到一定值时，此时电容就显现出其自身的容抗特性，此时电路切换到低阻抗状态，此时电路正常工作。

电源软启动原理如下图所示，当上电时MOS关闭，此时电流经过100Ω电阻向电容充电，当电容有一定电压后控制信号控制MOS管导通，此时电阻被短路电路切换到低阻抗状态正常工作。 （这个电路仅仅为原理，实际控制电路会比这个复杂很多，电源软启动电路我会在电机驱动器项目中详细介绍）