会社ブログについて TI BQ24250 高集積単セルリチウムイオン電池充電器（パワーパス管理機能付き）

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. は、電力経路管理機能を備えた高度に統合されたシングルセル リチウムイオン バッテリ充電器である TI BQ24250 を供給しています。

BQ24250 は、テキサス・インスツルメンツ (TI) が発売した高度に統合されたシングルセルのリチウムイオン/リチウムポリマーのスイッチモード充電器で、特に携帯用の小型電子機器向けに設計されています。このチップには、同期降圧充電アーキテクチャ、インテリジェントな電力パス管理システム、多段階充電制御、および包括的な安全保護回路のセットが統合されています。複雑な周辺回路を追加することなく、単セルリチウム電池の安全かつ効率的な充電とシステム電源の切り替えが可能になります。スペースが限られており、電源の安定性に対する高い要件があるポータブル デバイスに最適であり、消費者向けポータブル電子製品の主流の充電管理ソリューションとなっています。

I. BQ24250 の中心的な位置付けと基本的な利点
BQ24250 は、専用充電管理 IC の BQ2425x シリーズの一部です。単一入力電源設計を特徴としており、USB ポートや AC 電源アダプターなどのさまざまな標準電源入力と互換性があり、最大 2A の充電電流をサポートし、充電効率と消費電力制御のバランスをとります。従来の個別充電ソリューションと比較して、このチップの主な利点は、高レベルの統合と独立した電力パス管理アーキテクチャにあり、これにより、「バッテリがシステム負荷よりも優先される」という従来の充電器の問題点が完全に解決されます。同時に、PCB レイアウトが簡素化され、ハードウェア開発コストが削減され、完成したデバイスの消費電力が削減されます。

BQ24250 は 1.5 MHz の固定スイッチング周波数で動作し、超薄型 1.2 mm インダクタと組み合わせることができるため、スリムで軽量なポータブル デバイスの構造設計要件を満たします。独立した I²C 通信インターフェイスをサポートしており、充電パラメータのプログラム可能な構成と動作ステータスのリアルタイム レポートを可能にし、スマート デバイスの正確な電源管理要件を満たします。また、スタンドアロン動作モードもサポートしているため、ホスト コントローラを必要とせずに基本的な動作が可能であり、幅広いシンプルでスマートなデバイス アプリケーションに適しています。

II. BQ24250の主要なハードウェア機能とコアパラメータ

2.1 柔軟な入力電流範囲構成
BQ24250 は、複数の入力電流制限範囲間の切り替えをサポートします。ハードウェア構成または I²C プログラミングを通じて、100mA、500mA、900mA、1.5A、および 2A に設定できます。 USB 2.0、USB 3.0、標準アダプタなどのさまざまな容量の電源入力と完全な互換性があり、電源の出力に自動的に適応して入力過負荷や電源の不安定を防ぎます。低電力アダプターもサポートしているため、デバイスのアクセサリのコストが削減されます。

2.2 高効率同期降圧充電アーキテクチャ
このチップは、同期スイッチング降圧充電トポロジを採用しています。リニア充電ソリューションと比較して、充電中の熱放散が大幅に低減され、高電圧入力を低電圧充電に変換する際の変換効率が大幅に向上します。これにより、デバイスの温度上昇が効果的に最小限に抑えられ、システム全体の安定性が向上します。充電電圧は単セルリチウムイオン電池の規格に正確に準拠しており、電圧調整精度が高く、電池のサイクル寿命を確保しながら過充電と過充電を効果的に防止します。

2.3 超低消費電力動作
このチップには低電力スリープ モードが組み込まれています。デバイスが充電されていない場合、または負荷がかかっていない場合、デバイスは自動的に低電力スタンバイ状態に入ります。静的消費電力が極めて低いため、非アクティブ時のバッテリーの自己放電が効果的に減少し、デバイスのスタンバイ時のバッテリー寿命が延長されます。このため、ウェアラブル デバイスやポータブル試験器など、低電力で長時間スタンバイのデバイスに適しています。

Ⅲ． BQ24250 のコア機能: インテリジェント パワー パス管理 (NVDC アーキテクチャ)
電力パス管理は、BQ24250 の最も特徴的な機能です。狭電圧 DC 制御 (NVDC) アーキテクチャを利用し、ダイナミック パワー パス管理 (DPPM) 回路を組み込むことで、電源パスをインテリジェントに切り替えて、入力電源、バッテリー、システム負荷の間で動的な電力割り当てを実現し、それによってポータブル デバイスの電源ロジックを徹底的に最適化します。

3.1 バッテリー切れまたは過放電状態でのインスタントパワーオン機能
従来の充電チップは、バッテリーが極度に放電した場合、またはバッテリーが存在しない場合、システム負荷に電力を供給できず、デバイスが起動できなくなります。対照的に、BQ24250 の電力経路アーキテクチャにより、バッテリがない場合やバッテリが極度に放電した場合でも、瞬時の起動が可能になります。外部電源に接続すると、バッテリを必要とせずに入力電力がシステム負荷に直接供給されるため、デバイスの動作の柔軟性が大幅に向上し、デバイスのデバッグ、緊急使用、バッテリ交換などのシナリオに適したものになります。

3.2 動的な電力割り当てとバッテリーの再充電
このチップには、入力電源の出力容量とシステム負荷の消費電力を継続的に監視するリアルタイムの電流および電圧監視回路が組み込まれています。瞬間的なピーク負荷が入力電源の供給容量を超えると、電力経路管理システムが自動的にバッテリ再充電モードをトリガーし、バッテリが入力電源と連動してシステムに電力を供給します。これにより、全負荷時のデバイスの安定した動作が保証され、瞬間的な消費電力のピークによって引き起こされるデバイスの再起動やクラッシュなどの問題が防止されます。

逆に、入力電源が十分な場合、システムは外部電源からの電力を優先し、余剰電力はすべてバッテリーの充電に使用されます。これにより、給電と充電を同時に行うことができ、入力電力を最大限に活用し、充電効率と給電効率を向上させます。同時に、このメカニズムにより、デバイスを低ワット数のアダプターと組み合わせることができ、デバイスのコンポーネントの全体的なサイズとコストが削減されます。

3.3 システム電圧安定化保護
チップはシステム出力電圧 (SYS ピン) をリアルタイムで監視します。負荷の突然の変化によりシステム電圧が最小閾値（VMINSYS）まで低下した場合、DPPM回路は充電電流を自動的に減らしてシステムの電源供給を優先し、動作電圧を安定させ、電圧変動がデバイスのメインコントローラーやセンサーなどの精密コンポーネントの動作に影響を与えるのを防ぎ、動作の安定性を大幅に高めます。

IV. BQ24250 4 段階の標準リチウムイオン電池充電プロセス
BQ24250 は、単セル リチウムイオン電池の標準充電ロジックに厳密に準拠しており、トリクル充電、事前充電、定電流急速充電、定電圧終了の 4 つの段階で構成されます。プロセス全体にわたるインテリジェントな制御により、新しいセル、深く放電したセル、劣化したセルなど、さまざまな状態のバッテリに対応し、充電速度とバッテリの安全性のバランスを保ちます。

4.1 トリクル充電ステージ
極度に電圧が低いバッテリーや極度に放電したバッテリーの場合、チップは低電流トリクル充電を開始してバッテリーセルを徐々に再活性化し、放電したバッテリーの活物質を回復します。これにより、直接高電流充電によって引き起こされる過熱、膨張、損傷などの問題が防止され、その後の急速充電のための安全な基盤が築かれます。

4.2 プリチャージ段階
バッテリー電圧がしきい値まで回復すると、事前充電段階が始まります。充電電流は徐々に増加してバッテリーの電圧と内部抵抗を安定させ、セル電圧の変動を排除し、定電流急速充電段階での異常電流を防ぎ、充電プロセス全体でスムーズな移行を保証します。

4.3 定電流急速充電フェーズ
バッテリー電圧が通常の範囲に達すると、システムは高電流定電流充電フェーズに入ります。エネルギーは設定された最大充電電流で継続的に供給され、バッテリーの充電レベルを急速に高め、全体の充電時間を大幅に短縮し、大容量リチウムイオンバッテリーの急速充電要件を満たします。

4.4 定電圧終了フェーズ
バッテリー電圧が満充電しきい値に近づくと、システムは定電圧充電モードに切り替わります。充電電流は、バッテリーが飽和に達すると徐々に減少します。電流が終了しきい値まで低下すると、充電が自動的に停止し、過充電のリスクが完全に排除され、充電閉ループが正確に完了し、バッテリのサイクル寿命が保護されます。

V. BQ24250 包括的な安全保護メカニズム
BQ24250 には、ハードウェア レベルの安全保護回路の完全なセットが組み込まれているため、外部の補助保護コンポーネントが不要になります。充電および電源供給プロセスにおけるさまざまなリスクを包括的に軽減し、デバイスとバッテリーの両方の安全性を強化し、ポータブルデバイスの安全認証基準を満たします。主要な保護機能には次のものが含まれます。

- 過電圧保護: 入力過電圧、バッテリー過電圧、システム出力過電圧に対する三重保護。制限を超えると、電源と充電回路が直ちに切断されます。
- 過電流保護: 入力電流制限、充電過電流、負荷短絡過電流保護により、異常電流によるチップや周辺コンポーネントの損傷を防ぎます。
- 過熱保護: 内蔵の温度監視により、チップのジャンクション温度が制限を超えると自動的に電力が削減されるか充電が停止され、温度が低下すると自動的に動作が再開されます。
- 短絡保護: システム負荷またはバッテリーポートの短絡に対する瞬時電源遮断保護により、短絡による火災やコンポーネントの損傷のリスクを排除します。
- 充電タイムアウト保護: バッテリーが異常な状態に陥ることによって引き起こされる長時間の過充電や「ファントム充電」を防ぐために、各充電段階にタイムアウト検出メカニズムが設けられています。

VI. BQ24250 の主なアプリケーション シナリオ
BQ24250 は、高集積、コンパクト サイズ、高い安定性、インテリジェントな電源管理という主な利点により、単セル リチウム電池を搭載したさまざまなスリムでポータブルな電子製品に広く使用されています。一般的なアプリケーションには、スマート ウェアラブル デバイス (フィットネス トラッカー、スマートウォッチ)、ポータブル テスター、ワイヤレス Bluetooth イヤホン充電ケース、小型スマート ホーム デバイス、ハンドヘルド家電製品、ポータブル医療機器などがあります。これは、コンパクトで安定性の高いポータブル デバイスの充電管理に最適なチップです。

VII. BQ24250の概要
高性能シングルセル リチウムイオン バッテリ充電管理 IC である TI BQ24250 は、主なハイライトとして NVDC インテリジェント電力パス管理を備えており、電源と充電の間の競合、負荷安定性の低下、バッテリなしでは電源投入できないなど、従来の充電ソリューションに関連する業界の問題点に対処します。さらに、高度に統合されたハードウェア設計、4 段階の高精度充電ロジック、包括的な安全保護、プログラム可能なパラメーター構成などの利点を活用して、開発の容易さ、デバイスの安定性、バッテリー寿命のバランスをとります。さまざまな軽量でインテリジェントなポータブル電子機器の電源および充電要件に完全に適合し、エンジニアリング用途に優れた価値を提供します。