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升壓降壓充電器用對了,無人機(jī)才能飛得更好

原創(chuàng)
2017/08/09
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近幾年,無人機(jī)發(fā)展得如火如荼,除了亞馬遜、京東等電商公司將其列為未來的“快遞員殺手”,平時(shí)在公園里漫步我們也可以看到很多小朋友在駕駛無人機(jī)進(jìn)行航拍,游戲市場也異常火爆,未來預(yù)計(jì)會用到農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸?shù)雀鞣N工作場景。但是無人機(jī)也存在一個(gè)問題,那就是飛行時(shí)間很短,不負(fù)重的情況下,一般 10-30 分鐘就需要充電一次或者更換一次電池。因此,在飛行間隔期間,用戶需要快速而安全地對電池進(jìn)行充電做以備用,同時(shí)無人機(jī)這樣的多元電池組很有必要使用降壓升壓充電器,說到充電,我們也不得不提到 USB Type-C 的諸多優(yōu)勢。

USB Type-C 具有更加纖薄的設(shè)計(jì)、更快的傳輸速度(最高 10Gbps)和更強(qiáng)悍的電力傳輸(最高 100W)等外觀和技術(shù)優(yōu)勢,因此一經(jīng)推出就被業(yè)界看好,越來越多電子產(chǎn)品開始配備 USB Type-C 和 USB PD 端口,從手機(jī)、筆記本,到移動電源、無人機(jī)上都越來越多地看到它們的身影。但是 Type-C 端口在工作的工程中會遇到復(fù)雜的外部電源,升壓降壓必不可少。當(dāng)設(shè)備充電時(shí),如果電壓源高于電池,則降壓升壓電池充電器可以降低(降壓)電壓源以對電池充電,或者可以另行提升(升壓)電壓源。當(dāng)向外圍設(shè)備供電時(shí),如果外圍設(shè)備需要更低的電壓,則降壓升壓充電器可以降低電池電壓,如果需要更高的電壓,則該設(shè)備可以升壓。

隨著 USB Type-C 和 USB PD 端口的數(shù)量持續(xù)增加,升壓降壓充電器越來越受到關(guān)注,在升降壓過程中,降壓 - 升壓型電池充電控制器的性能直接決定著電子產(chǎn)品的性能。最近 TI 推出了一對高度靈活的單芯片降壓 - 升壓型電池充電控制器 --bq25703A 和 bq25700A,適用于 1 至 4 節(jié)(1S 至 4S)設(shè)計(jì)。德州儀器電池管理產(chǎn)品(BMS)中國市場和應(yīng)用部門經(jīng)理文司華博士向與非網(wǎng)記者介紹,“bq25703A 和 bq25700A 支持 I2C 和 SMBus 接口,產(chǎn)品的兩大優(yōu)勢是:實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高的效率和最大化提升輸入功率。我們采用全新的高級電池算法,可通過最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)使電池充電智能化,實(shí)現(xiàn)全功率輸出。稱為輸入電流優(yōu)化(ICO)的獨(dú)特算法可自動檢測輸入功率的最大容量以優(yōu)化電流,同時(shí)保持系統(tǒng)和充電電流的一致性,以確保利用最大輸入功率。”

ICO(輸入電流優(yōu)化)實(shí)時(shí)電源適配器,實(shí)現(xiàn)高電源效率
無人機(jī)在飛行時(shí),需要多個(gè)電池交替進(jìn)行工作才能滿足要求,因此他們用定制適配器為固定的電池串?dāng)?shù)充電。但總有一種情況是兩個(gè)人同時(shí)玩無人機(jī),一個(gè)電池是 3 串,一個(gè)電池是 4 串,這就需要兩個(gè)適配器。如果采用 Type-C 接口的適配器就可以設(shè)計(jì)成一個(gè)適配器,無論輸出是幾串都可以兼容,因?yàn)?bq25703A 和 bq25700A 適用于 1 至 4 節(jié)電池設(shè)計(jì),可在降壓和升壓操作之間進(jìn)行高效轉(zhuǎn)換,無任何死區(qū)。
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其次,能夠?qū)崿F(xiàn) 97%的效率得益于 TI 獨(dú)特的 ICO 算法,ICO 能夠?qū)崟r(shí)檢測適配器的電流能力大小。文司華博士做了詳細(xì)解釋,“如上圖所示,這是我們的 VBus,當(dāng)接入電池后發(fā)生了一些變化。接入電池后就開始充電了,作為 ICO 模式,作為比較小的電流去測,比如 500 毫安開始啟動了,在 500 毫安時(shí)適配器很舒服地進(jìn)行工作,當(dāng)電流逐漸上調(diào)了以后,我們會發(fā)現(xiàn) Bus 電壓突然掉下來了,它能掉下來并且保持在這個(gè)模式下,VEDPM 模式啟動了,在這個(gè)模式里,適配器實(shí)際上已經(jīng)過載了,由于 VEDPM 功能的保護(hù),適配器雖然過載但還能工作,因此這個(gè)點(diǎn)能夠保持,但這不是最理想的狀況,原因是它讓適配器過載了,適配器會發(fā)燙的,最好的處理辦法是讓適配器能夠脫離這個(gè)狀態(tài),ICO 功能能夠讓電流再退回一點(diǎn),等它退回一點(diǎn),這個(gè)適配器就脫離過載狀態(tài)了?!?/p>

支持移動電源單端口雙向工作模式
除了無人機(jī),最貼近我們生活的就是移動電源?,F(xiàn)在的移動電源支持一個(gè) USB A 端口和一個(gè) Micro USB 端口,未來可能只保留一個(gè) USB Type-C 端口,既能輸入也能輸出,這就涉及到升降壓、兼容性等問題。

文司華博士表示,“bq25703A 能夠解決這些問題。第一,關(guān)于兼容性,bq25703A 具有寬 USB On-the-Go(OTG)輸出兼容性,支持 5V 至 20V 的輸入就緒器件,能夠通過可編程電流調(diào)節(jié)為 USB OTG 提供可調(diào)輸出;第二,接口雙向工作,它既能給移動電源本身進(jìn)行充電,又可以接到手機(jī)等設(shè)備上作為輸出口,因此要實(shí)現(xiàn)雙向升壓和降壓;第三,高效率,移動電源價(jià)格較低,因此客戶也會選擇性價(jià)比高的器件,但是它又不希望產(chǎn)品由于過溫、失效出現(xiàn)危險(xiǎn),所以高效率非常重要。我們提供達(dá)到 97%的業(yè)界最高效率,用來解決快速充電的散熱問題;第四,自帶的全面系統(tǒng)性能和數(shù)據(jù)采集匯報(bào)能力,極大提升簡化移動電源的安全設(shè)計(jì),隨時(shí)隨地只要通過主機(jī)發(fā)一個(gè)命令,用戶就能了解到電池的輸入電壓,輸出電壓,輸入電流,輸出電流,包括它的溫度,這個(gè)部分通常要通過單片機(jī)單獨(dú)自己再加上外設(shè)器件去實(shí)現(xiàn),但現(xiàn)在這個(gè)部分由一個(gè)充電器來做好了。”

此外,由于現(xiàn)在無人機(jī)的工作環(huán)境比較多變,可能在高空也可能在山野,因此 bq25703A 將溫度范圍設(shè)置在 -40℃到 85℃之間,電池充電調(diào)節(jié)精度在±0.6%之間,這種高水平的充電精度確保了電池在溫度范圍內(nèi)獲得最佳充電。

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更多相關(guān)內(nèi)容,請參照:與非網(wǎng) USB Type-C 專區(qū)。
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德州儀器

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德州儀器 (TI) 設(shè)計(jì)和制造模擬、數(shù)字信號處理和 DLP 芯片技術(shù),幫助客戶開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。從連接更多人的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的手機(jī)到支持遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的教室投影儀到可信度、靈活度和自由度更高的修復(fù)器械 - TI 技術(shù)均采用了新的理念,產(chǎn)生了更好的解決方案。

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