BQ25185：小身材大能量的单节电池充电器

在电子设备的设计中，电池充电管理是一个至关重要的环节。今天，我们要深入探讨一款性能卓越的单节电池充电器——BQ25185，看看它如何在小尺寸和低静态电流的优势下，为设备延长电池寿命。

文件下载：bq25185.pdf

一、BQ25185概述

BQ25185是一款为小尺寸解决方案和低静态电流而优化的线性电池充电器IC。它采用小尺寸无引脚封装，并带有散热焊盘，支持高达1A的充电电流和高达3.125A的系统负载。其输入电压工作范围为3.0V至18V，能耐受25V的输入电压，适用于多种应用场景。

二、核心特性

2.1 充电能力与灵活性

• 充电电流与电压范围：支持1A线性充电，通过ISET引脚可将充电电流设置为5mA至1A，ILIM/VSET引脚可将电池调节电压设置为3.6V、3.65V、4.02V、4.1V、4.2V、4.35V或4.4V，还能将输入电流限制设置为100mA、500mA或1100mA，满足不同电池的充电需求。
• 电池兼容性：支持Li - ion、Li - poly和(LiFePO_{4})等多种电池化学体系，为不同类型的电池提供了通用的充电解决方案。

2.2 电源路径管理

具备电源路径管理功能，可在系统供电和电池充电之间实现动态切换。即使电池为空或正在充电，系统也能从调节后的SYS输出获取电源。当输入电源有限时，会优先满足系统负载，必要时降低充电电流。若输入电源移除且电池电压高于(V_{BUVLO})，SYS会自动无缝切换到电池供电。

2.3 低静态电流

在不同模式下具有极低的静态电流，电池仅供电模式下为4μA，睡眠模式下输入适配器(I_{0})为30μA，工厂模式下电池放电电流为3.2μA，有效延长了电池的使用时间。

2.4 完善的保护机制

集成了多种故障保护功能，包括输入过压保护（VIN_OVP）、电池欠压保护（BUVLO）、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（TSHUT）、电池热故障保护（TS）、安全定时器故障、系统短路保护和系统过压保护等，确保了设备和电池的安全。

三、应用领域

BQ25185适用于多种设备，如TWS耳机及充电盒、智能眼镜、AR和VR设备、智能手表等可穿戴设备，以及零售自动化和支付设备、楼宇自动化系统等。这些应用场景通常对设备的尺寸和电池续航有较高要求，BQ25185的特性正好满足了这些需求。

四、充电过程详解

4.1 涓流充电

当电池电压低于(V{BATSC})阈值时，为防止电池损坏，设备以较低的涓流充电电流（(I{BATSC})）对电池充电。涓流充电和预充电共同计入快速充电定时器的25%时长。

4.2 预充电

当电池电压高于(V{BATSC})阈值但低于(V{LOW})阈值时，以预充电电流（(I{PRECHG})）充电，预充电电流为终止电流的2倍，即快速充电电流的20%。当电池电压达到预充电到快速充电的过渡阈值（(V{LOWV})）时，进入快速充电阶段。若在快速充电安全定时器的25%时间内未退出预充电，设备将停止充电。

4.3 快速充电

当(V{BAT}>V{LOW})时，充电器有恒流（CC）和恒压（CV）两个主要控制回路。在CC回路占主导时（通常(V{BAT}{BATREG}-V{RCH})），电池以最大充电电流(I{CHG})充电，除非存在TS故障、VINDPM、热调节或DPPM等情况。当电池电压接近(V{BATREG})水平时，CV回路占主导，充电电流逐渐减小。当充电电流达到终止电流（(I{TERM})）时，充电完成，STAT1和STAT2引脚状态改变。

4.4 终止与补充模式

当CV回路占主导且无其他调节回路主动降低充电电流时，设备终止充电，进入高阻抗模式。若电池电压下降到低于电池调节电压（(V{BATREG})）减去充电阈值（(V{RCH})），则开始新的充电周期。在充电过程中或充电完成后，若系统负载较高，可通过补充模式支持更高的SYS负载。

五、功能特性分析

5.1 输入电压动态功率管理（VINDPM）

VINDPM回路可防止输入电压崩溃，当输入电源无法支持编程或默认充电电流和系统负载时，会降低充电器的输入电流，以维持输入电压高于VINDPM阈值。当VINDPM激活时，终止功能被禁用。

5.2 动态功率路径管理模式（DPPM）

在连接有效输入源时，功率路径管理电路持续监测输入电压和电流。若充电和负载电流之和超过预设的最大输入电流，输入DPM回路会降低输入电流。若SYS电压低于DPPM电压阈值，DPPM回路会通过BATFET降低充电电流。若SYS电压进一步下降到补充模式阈值以下，设备将进入补充模式。当DPPM回路处于控制状态时，终止功能被禁用。

5.3 电池补充模式

在DPPM模式下，若充电电流降至零且系统负载电流超过编程的输入电流限制，SYS电压下降。当SYS电压低于电池电压到(V{BSUP1})时，电池开始补充输入电源为系统负载供电；当SYS引脚电压上升到电池电压到(V{BSUP2})时，电池停止补充供电。在补充模式下，电池补充电流不受调节，但BATOCP保护电路处于激活状态，电池终止功能被禁用。

5.4 睡眠模式

当(V{IN})低于睡眠模式进入阈值且高于欠压锁定阈值时，设备进入低功耗睡眠模式，此时输入与电池隔离，防止在(V{IN})缺失时电池放电。当(V{IN}>V{BAT}+V{SLEEP})且(V{IN})超过(V_{INDPM})阈值时，设备启动新的充电周期。

5.5 SYS调节

BQ25185包含SYS电压调节回路，可防止连接到SYS的下游设备暴露在高达(V_{INOVP})的电压下。当(V{IN}>V{UVLO})、(V{IN}>V{BAT}+V{SLEEP})且(V{IN}{INOVP})时，SYS调节功能激活。若ILIM/VSET引脚配置的(V{BATREG})设置高于4.3V，设备在电池跟踪模式下调节SYS电压，确保电池即使在VDPPM激活时也能正常终止充电。

5.6 ILIM/VSET控制

输入电流限制可通过外部可编程电阻控制。在特定条件下检查ILIM/VSET引脚，若检测到开路，设备禁用充电但继续调节SYS引脚并将输入电流限制为500mA；若检测到短路，设备进入仅电池模式。

六、设计与应用建议

6.1 典型应用设计

以一个典型应用为例，设计要求IN电源电压为5V，电池调节电压为4.2V，快速充电电流为300mA，输入电流限制为500mA。通过设置ILIM/VSET电阻为18kΩ可实现电池调节电压和输入电流限制的配置；根据ISET引脚检测部分的公式计算，设置(R_{ISET})电阻为1kΩ可实现300mA的快速充电电流。

6.2 无源元件推荐

输入去耦电容建议使用低ESR陶瓷电容（如X7R或X5R），并尽可能靠近IC的电源和接地引脚放置。由于电容的电压降额，建议IN和SYS引脚使用额定电压为25V的电容，降额后最小电容值应大于1µF。

6.3 布局指南

为获得最佳性能，IN到GND、SYS到GND和BAT到GND的去耦电容应尽可能靠近设备放置；使用与GND引脚和散热焊盘相连的实心接地平面；按钮GND应尽可能靠近设备连接；进入IN、SYS和BAT的高电流充电路径应根据最大充电电流进行适当尺寸设计，以避免这些走线出现电压降。

七、总结

BQ25185凭借其丰富的功能、低静态电流和完善的保护机制，成为单节电池充电管理的理想选择。无论是在可穿戴设备还是其他小型电子设备中，它都能为电池提供高效、安全的充电解决方案。电子工程师在设计相关产品时，可以充分利用BQ25185的特性，优化产品的性能和续航能力。你在使用BQ25185的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。