새로운 USB-C 애플리케이션을 위한 배터리 충전

USB Type-C 충전은 많은 가전제품에 동일한 USB Type-C 코드를 편리하게 사용할 수 있기 때문에 소비자들 사이에서 인기를 얻고 있습니다. USB Type-C는 전동 공구 및 전기 자전거와 같은 고전력 애플리케이션을 지원하기 위해 확대되고 있습니다. 그림 1에 나와 있는 것처럼 USB Type-C는 표준 전력 범위(SPR)로 최대 100W의 전력을 지원하는 데 사용되지만, 이제 EPR(Extended Power Range)을 통해 최대 240W를 지원할 수 있습니다.

SPR 및 EPR을 포함한 다양한 유형의 USB Type-C 소스에서 충전할 수 있다는 목표 뒤에는 USB Type-C PD EPR의 전체 전압 범위를 지원할 수 있는 애플리케이션을 설계해야 하는 과제가 있습니다. 5셀 리튬 이온(리튬 이온) 배터리와 USB Type-C 입력으로 설계된 리프 블로어를 상상해 보십시오. 배터리는 리튬 이온이므로 각 배터리 셀의 최대 충전 전압은 4.2V입니다. 즉, 완전 충전 시 배터리 팩(V_BATT)의 전압이 21V입니다. 리프 블로어 소유자는 여러 USB 벽면 어댑터를 사용할 수 있습니다. 그러나 이 예에서, 45 또는 140W USB Type-C 벽면 어댑터가 있다고 가정하면, 배터리 충전기의 입력 전압(V_IN)이 15V 또는 28V일 수 있습니다. 질문은 이러한 요구 사항을 어떻게 충족하는지 확인하는 것입니다.

• V_IN > V_BATT 또는 V_IN < V_BATT일 때 배터리를 충전합니다.
• 충전 시간을 최소화하려면 가능한 빨리 배터리를 충전하십시오.
• 과열을 방지하기 위해 충전 중에는 리프 블로워를 시원하게 유지하십시오.
• 셀 수가 다른 여러 플랫폼에서 하나의 충전기 IC를 사용하십시오.

이러한 각 요구 사항을 해결하는 부품은 외부 스위칭 FET(전계 효과 트랜지스터)를 갖춘 벅-부스트 배터리 충전 컨트롤러입니다. 충전기의 벅-부스트 부분은 V_IN > V_BATT 또는 V_IN < V_BATT를 갖게 되는 첫 번째 요구 사항을 해결하는 데 도움이 됩니다. 그림 2에 표시된 구성에서 4개의 FET와 인덕터를 사용하여, 배터리 충전기는 그림 3에 표시된 V_IN > V_BATT에서 벅 모드로 작동하고 그림 4에 표시된 V_IN < V_BATT에서 부스트 모드로 작동할 수 있습니다.

외부 FET는 두 번째 요구 사항을 해결하는 데 도움이 됩니다. 외부 FET를 선택하면 열 성능이 향상되고 충전 전류 용량으로 충전 시간을 줄일 수 있습니다. 또한 외부 FET는 충전 중에 열을 발산할 수 있는 더 넓은 영역을 제공합니다. 이러한 이유로, 외부 금속 산화믈 반도체 FET 벅-부스트 배터리 충전기는 새로운 USB PD EPR 수준을 처리하고 빠른 충전 환경을 제공하는 데 도움이 되는 애플리케이션을 지원합니다.