工业医疗设备、机器人吸尘器、无人机和大功率扬声器等电气设备都需要多电池充电器来供电，而多电池充电器的传统解决方案通常由几个分立的功率MOSFET和多个辅助器件组成。

图1 展示了一个传统的解决方案。设计人员至少需要三个功率MOSFET，其中两个用于功率变换，另一个用于防止电池电荷回流至输入端；控制回路也必不可少，它包括采样电路、补偿电路、PWM发生器和驱动器；另外，还需要提供保护电路，用于指示输入源状态、工作条件的变化以及其他功能。

这些分立的组件导致了复杂的设计过程、高故障率、较大的电路板尺寸以及较高的BOM成本。因此，我们需要对其改进。

为了提高产品质量、降低故障率并节省设计成本，集成解决方案是必然的发展。半集成或全集成解决方案能够解决多电池充电器传统解决方案所面临的问题，并加快产品上市时间。

图2 显示了一个半集成解决方案。在该方案中，所有控制回路（包括保护和指示）都集成在专用IC中。这样就无需设计补偿参数、编写复杂的代码或进行复杂的PCB布局，从而缩短了设计过程。但是，分立的MOSFET仍然会导致电路板尺寸过大。

在全集成解决方案中，三个低导通电阻功率MOSFET和所有控制环路都集成在一个器件中 （见图3）。这大大缩短了设计过程，减小了BOM尺寸，并提升了效率。

表1列出了集成解决方案和传统解决方案的BOM。可以看出，集成解决方案（尤其是全集成解决方案）大大减小了电路板尺寸。

创新

全集成多电池充电器具有许多优势。例如，MPS的MP2759是一款高度集成的开关充电器，它专为1至6节串联锂离子或锂聚合物电池组的充电应用而设计。该IC在3mmx3mm的封装内集成了三个功率MOSFET以及模拟控制电路，只需很少的外部电路就可以可靠、安全地工作。

全集成充电系统

图4 显示了全集成解决方案的典型应用电路。其功率级需要一个电感和三个电容，并且只需很少的外部组件即可实现完整的充电功能

现代电池充电器一般分四个阶段为电池组充电：涓流电流充电、预充电、恒流充电和恒压充电（参见图5）。通过将所有控制回路集成到一个设备中，充电变得快速、简单而可靠。

由于集成了低导通电阻MOSFET，MP2759之类的全集成解决方案可以实现高达97％的效率（见图6）。这些解决方案还提供出色的散热性能，例如，MP2759外壳温度升高42.3°C时的散热图(如图7所示)。

通过简单的外部电路实现功能扩展

电源路径管理

理想的集成解决方案应提供电源路径管理功能，以实现系统轨电源的优先分配。MP2759采用一种通用的电源路径管理方法。它在电池和系统之间连接了一个外部P沟道MOSFET（也称为BATTFET），系统负载施加在PMID引脚上，而BATTFET的栅极由IN引脚信号驱动 （见图8）。

在没有输入源时，BATTFET将导通，电流从电池流至系统；当接通输入源时，BATTFET将关断，系统电源将通过Q1由输入源提供。如果流经Q1的总输入电流达到ILIM引脚预设的输入电流限制，充电电流将减少，以优先满足系统负载。

图9和图10 演示了MP2759的电源路径管理功能实现的性能波形。

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https://www.monolithicpower.cn/202303_10