随着移动时代的到来以及智能手机和平板电脑等设备的大量应用,催生了个人移动电源应用的普及。究其原因,主流移动设备的硬件配置不断升级对移动设备提出了更多的能量需求。遗憾的是,移动设备在物理上不能无限制地增加电池容量,而电池技术的发展又远远滞后于市场的需求。为缓解这种矛盾,移动电源应运而生。它作为一种基于电池(目前绝大部分为锂电池)的能量储备设备,可作为手机电池的延伸。其内部集成了电池和电源管理电路,可以在闲时通过适配器等电源来得到能量补充,在需要时放电给手机等移动设备。


一般而言,手机和平板电脑设备常常使用 5V 的 USB 电源,由于迷你 USB 电流能力的限制,5V 电源只能提供最大 10W 的功率。用户迫切需要充电时间更短,电压更高(大于 5V)的充电方案会缩短充电时间,提升用户体验。在相同放电能力下,更高电压可以提供更大的充电功率。除了高压充电技术,领先的移动电源厂商也在探索差异化产品。其中一个有趣的方向,是智能化移动电源,所谓智能,是指在移动电源上加入了无线的功能,用户可以通过手机等设备读取移动电源的当下状态,老化状况等等,预测自身充电和给设备放电至满的剩余时间。更重要的是,假货问题是目前移动电源市场一个突出的问题,智能化可以与大数据结合,利用认证机制来防伪,大大提高制伪的成本,减小了消费者的安全隐患。


在刚刚上市的某款智能移动电源中,正是采用了德州仪器的 BQ25895 和 CC2543 来实现高压大功率充电和智能化。在这个应用实例中,移动电源需要支持 12V/9V/5V 适配器,并提供 4A 以上电池端充电电流,同时在放电模式下提供 5V/2.1A 的放电能力。典型应用框图如图 1 所示:

 

图 1 智能移动电源典型应用框图

 

BQ25895 支持高压降压(Buck)充电模式,能够完成移动电源和适配器的自动握手。其电池端充电电流达到了最大 5A。在 OTG(On-The-Go)模式下,BQ25895 进入 Boost(升压)放电模式输出稳定的 5V,最大电流能力可达 3A。TPS2514 是专用的 USB 充电芯片,可以识别负载智能设备的类型,帮助智能设备获得 5V 电压下的最大充电电流。CC2543 是一款集成私有无线通信模块的微处理器,包含了 8051 的核,32kB 的 Flash 和 1kB 的 RAM,以及丰富的外设,其私有无线模块可用来实现蓝牙的部分功能,与手机等移动设备用非连接的蓝牙进行通信。


BQ25895 的主要特点如下:

  • 支持 5V/9V/12V 充电,集成了多重高压充电握手协议
  • 高达 93%的峰值充电效率,最大电池端充电电流可达 5A
  • I2C 控制给予设计者最大的灵活性
  • 集成 ADC 为充放电过程提供多重监控,提供了更大的安全性和设计灵活性
  • 功率元件和控制电路高度集成,外围电路简单。
  • 被市场充分证明的德州仪器充电方案的高可靠性和优良的出货记录

 

CC2543 的主要特点如下:

  • 利用广播(broadcast)和观察( observer)这种非连接的方式代替连接的方式与手机通过低功耗蓝牙(BLE)交换数据 。
  • 使用 Die ID + Wafer ID 作为芯片唯一识别码进行防伪。
  • 硬件 AES 可增加数据交互的安全性。
  • 简单易用的工具 Smart RF studio 方便测试和调试 。
  • 丰富的开发资料和技术支持。

 

包括高通、联发科、德州仪器在内的几家领先厂商分别提出了各自的高压充电协议。同时越来越多的支持高压充电的智能手机进入市场销售。作为手机电池的有益补充,移动电源产品需要紧跟这样的市场变化。而 BQ25895 和 CC2543 无疑是帮助客户提高市场竞争力,增加产品价值的正确选择。


参考资料
[1] CC254x Users Guide(SWRU283)
[2] CC2543 Data Sheet (SWRS107)
[3] BQ25895 Data Sheet (SLUSC88)
[4] TPS2514 Data Sheet (SLVSBY8B)