BQ25180线性电池充电器技术解析与应用指南

Texas Instruments bq25180线性电池充电器专注于小解决方案尺寸和低静态电流以延长电池寿命。该器件采用8焊球芯片级封装，无需采用HDI PCB工艺进行制造，从而降低了PCB成本。该器件可支持高达1A的充电电流和高达2.5A的系统负载。

数据手册：*附件：Texas Instruments bq25180线性电池充电器数据手册.pdf

电池使用标准锂离子或LiFePO4充电曲线进行三个阶段的充电：预充电、恒流和恒压。通过热调节提供最大充电电流，同时管理器件温度。该充电器还针对电池间充电进行了优化，具有3V的最低输入电压，并且可以承受25V的绝对最大线路瞬变。Texas Instruments bq25180集成了单按钮输入和复位电路，以减小解决方案的总尺寸。

特性

• 1A电源路径线性电池充电器
  • 已针对电池间充电和 SB适配器优化的3.0V至5.9V输入电压工作范围
  • 可耐受25V的输入电压
  • 可配置的电池调节电压，精度为0.5%，范围为3.6V至4.65V，阶跃为10mV
  • 5mA至1A的可配置快速充电电流
  • 电池FET导通电阻：55mΩ
  • 高达2.5A的放电电流，支持高系统负载
  • 可配置的终止电流，支持低至0.5mA
  • 可配置的NTC充电曲线阈值，包括JEITA支持
  • 电源周期和高级复位机制，用于恢复系统
• 电源路径管理，用于系统供电和电池充电
  • 稳定系统电压 (SYS) 范围为4.4V至4.9V，此外还具有电池电压跟踪功能和输入直通选项
  • 可配置的输入电流限制
  • 用于系统的可选适配器或电池电源
  • 动态电源路径管理可以对通过弱适配器充电进行优化
• 超低静态电流模式
  • 关断模式：15nA
  • 运输模式下为5µA，支持按钮唤醒
  • 电池模式下为3µA
  • 休眠模式下输入Iq为30µA
• 单按钮唤醒和复位输入
• 集成故障保护
  • 输入过压保护 (VIN_OVP)
  • 电池欠压保护 (VBUVLO)
  • 电池短路保护 (BATSC)
  • 电池过流保护 (BATOCP)
  • 输入电流限制保护 (ILIM)
  • 热调节 (TREG) 和热关断 (TSHUTDOWN)
  • 电池热故障保护 (TS)
  • 看门狗和安全定时器故障
  • 系统短路保护
  • 系统过压保护

功能框图

BQ25180线性电池充电器技术解析与应用指南‌

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一、产品概述

‌BQ25180‌是德州仪器（TI）推出的一款I2C可编程单节锂电池线性充电器IC，专为低功耗便携设备设计，具有以下核心特性：

• ‌1A充电能力‌：支持3.6V至4.65V可调电池电压（0.5%精度），充电电流5mA~1A可配置。
• ‌超低静态电流‌：关机模式仅15nA，船舶模式（Ship Mode）低至3.2μA，显著延长电池寿命。
• ‌集成Power Path‌：支持输入电源（3V~5.9V）与电池无缝切换，系统负载电流高达2.5A。
• ‌多重保护机制‌：包括输入过压（25V耐受）、电池短路/过流、NTC温度监控（JEITA兼容）等。

典型应用场景包括TWS耳机充电仓、智能手表、AR/VR设备等小型化穿戴设备。

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二、关键功能详解

1. ‌充电管理‌

• ‌三阶段充电‌：
  • ‌预充电‌（VBAT < VLOWV）：以预设电流（默认20%快充电流）恢复深度放电电池。
  • ‌恒流充电‌（VBAT > VLOWV）：以I2C设定的最大电流快速充电。
  • ‌恒压充电‌：当VBAT接近设定电压时，电流逐渐下降至终止电流（ITERM）后停止充电。
• ‌安全计时器‌：可编程的充电超时保护（最长720分钟），避免电池过充。

2. ‌ 动态电源路径管理（DPPM） ‌

• ‌ 输入动态调节（VINDPM） ‌：防止输入电压跌落，优先保障系统负载供电。
• ‌电池补充模式‌：当输入功率不足时，自动启用电池为系统负载补电（需VBAT > VBUVLO）。

3. ‌热管理与保护‌

• ‌温度调节‌：通过NTC或内部热敏电阻实现JEITA兼容充电（支持-3°C~65°C阈值配置）。
• ‌多重保护‌：包括输入过压（OVP）、电池欠压（UVLO）、热关断（TSD）等，故障时触发中断（/INT引脚）。

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三、典型应用设计

1. ‌外围电路设计‌

• ‌输入电容‌：≥1μF陶瓷电容（IN至GND）。
• ‌系统输出电容‌：≥10μF陶瓷电容（SYS至GND）。
• ‌I2C接口‌：SCL/SDA需接10kΩ上拉电阻。

2. ‌寄存器配置示例‌

通过I2C可编程参数包括：

• VBAT_REG：电池调节电压（3.6V~4.65V，10mV步进）。
• ICHG：快充电流（5mA~1A）。
• VINDPM：输入电压跌落保护阈值（默认4.2V）。

3. ‌低功耗模式控制‌

• ‌Ship Mode‌：通过长按TS/MR引脚（>5秒）进入，静态电流仅3.2μA，适合仓储运输。
• ‌Battery Only模式‌：禁用输入电源，系统仅由电池供电（IQ=3μA）。

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四、布局与优化建议

1. ‌PCB布局‌：
   • 功率路径（IN/BAT/SYS）走线需短而宽，减少寄生阻抗。
   • 散热过孔靠近芯片底部，提升热性能（DSBGA封装热阻θJA=107.1°C/W）。
2. ‌热性能优化‌：
   • 高负载时启用内部热调节（TREG=100°C~150°C），降低充电电流以避免过热。