ADI可穿戴式设备充电方案解析 - 全文

　　ADP5090是一款集成式升压调节器，可转换PV电池或TEG的直流电源。 该器件可对储能元件（如可充电锂离子电池、薄膜电池、超级电容和传统电容）进行充电，并对小型电子设备和无电池系统上电。

　　ADP5090提供有限采集能量（从16 µW到200 mW范围）的高效转换，工作损耗为亚µW级别。 利用内部冷启动电路，调节器可在低至380 mV的输入电压下启动。 冷启动后，调节器便可在80 mV至3.3 V的输入电压范围内正常工作。

　　通过检测VIN引脚上的输入电压，控制环路可将输入电压纹波限定在固定范围内，从而保持稳定的DC-DC升压转换。 VIN OCV检测和输入电压的可编程调节点允许最大限度地提取PV电池或TEG采集器的能量。 可编程最低工作阈值（MINOP）可在低光照条件下实现升压关断。 此外，DIS_SW引脚还能暂时关断升压调节器，并且对RF传输友好。

　　ADP5090的充电控制功能保护可充电储能器，实现方法是通过可编程充电端接电压和关断放电电压监控电池电压。此外，可编程PGOOD标志监控SYS电压。

　　可选原电池可通过集成式电源路径管理控制模块连接和管理，该模块自动开关来自能量采集器、可重复充电电池和原电池的电源。

　　ADP5090是一款超低功耗同步升压DC-DC调节器，采用3 mm × 3 mm紧凑型LFCSP_WQ封装。 ADP5090输入电压为0.38 V至3.3 V，集成功率开关、同步整流器和电池管理功能，只需极少的外部器件便可实现高效率解决方案。

　　ADP5090评估板可轻松评估该器件。 本用户指南描述如何快速设置电路板，以及如何使用外部电阻分压器向SYS输出端提供最高3.5 V电压。 只要BAT引 脚上的存储元件电压高于2.4 V外部编程SETSD，内部开关便会开启。当SYS斜升至3 V时，PGOOD指示器切换至高电平。

　　优势和特点

　　集成最大功率点跟踪（MPPT）功能的升压调节器

　　迟滞控制器可实现最佳的超轻负载效率

　　320 nA超低静态电流（CBP ≥ MINOP）

　　260 nA超低静态电流（CBP 《 MINOP）

　　输入电压范围：80 mV至3.3 V

　　通过电荷泵实现380 mV（典型值）冷启动

　　MPPT开路电压（OCV）检测

　　针对光伏（PV）或热电发生器（TEG）能量源的可编程MPPT比

　　MINOP引脚可编程关断点

　　储能管理

　　可编程电压监控器（2.2 V至5.2 V）支持充电并防止过度充电或过度放电

　　针对连接BACK_UP引脚的可选备用原电池提供电源路径管理

　　RF传输友好

　　通过微控制器（MCU）进行通信的暂时关断升压调节器

　　应用

　　光伏（PV）电池能量采集

　　TEG能量采集

　　由太阳能电池板供电的电池调节器

　　工业监控

　　自供电式无线传感器设备

　　具有能量采集功能的便携式和可穿戴式设备

　　以下简单介绍一下ADP5090的应用电路：

　　产品特性

　　集成最大功率点跟踪（MPPT）功能的升压调节器

　　迟滞控制器可实现最佳的超轻负载效率

　　320 nA超低静态电流（CBP ≥ MINOP）

　　260 nA超低静态电流（CBP 《 MINOP）

　　输入电压范围：80 mV至3.3 V

　　通过电荷泵实现380 mV（典型值）冷启动

　　MPPT开路电压（OCV）检测

　　针对光伏（PV）或热电发生器

　　（TEG）能量源的可编程MPPT比

　　MINOP引脚可编程关断点

　　储能管理

　　可编程电压监控器（2.2 V至5.2 V）支持充电并防止过度充电或过度放电

　　针对连接BACK_UP引脚的可选备用原电池提供电源

　　路径管理

　　RF传输友好

　　通过微控制器（MCU）进行通信的暂时关断升压调节器

　　应用

　　PV电池能量采集

　　TEG能量采集

　　由太阳能电池板供电的电池调节器

　　工业监控

　　自供电式无线传感器设备

　　具有能量采集功能的便携式和可穿戴式设备

　　ADP5090引脚配置和功能描述

　　工作原理

　　ADP5090集成一个纳米电源升压调节器以及一个储能元件管理控制器。它能转换低压、高阻抗直流源的输出功率，比如PV电池、TEG和压电模块。器件将电能储存在带有储能保护的可充电电池或电容中，并向负载提供电源。它还能控制原电池到系统的一条额外电源路径。

　　ADP5090集成一个冷启动电路、一个内置MOSFET的同步升压控制器、一个内置开关的电荷控制器以及备用电源路径开关。外部信号可暂时停止升压操作，防止RF传输干扰。

　　备用储能路径

　　ADP5090提供一条备用储能路径、一个集成式备用控制器以及BACK_UP引脚和SYS引脚之间的两个背靠背电源开关。当系统在采集与存储的能量周期性不足的条件下工作时，可将备用储能元件连接至BACK_UP引脚。当SYS电压超过1.5 V（典型值）时，使能备用控制器。当BACK_UP引脚电压高于BAT引脚电压时，开启BACK_UP引脚与SYS引脚之间的内部电源开关。当BACK_UP引脚电压低于BAT引脚电压时，关断内部电源开关。BAT引脚的比较器输入失调电压（185 mV典型值）防止输入源和BAT引脚对BACK_UP引脚充电。

　　此外，备用储能元件可以通过浪涌电流保护电路旁路冷启动。当系统电流超过内部限流（400 mA典型值）时，BACK_UP开关关断。说明电源路径的工作状态。对于长期储能模式，可移除备用储能元件，然后将SYS放电至地。

　　ADI电池充电器IC系列支持锂离子电池监控、PV电池能源采集、工业监控、可穿戴设备和其他便携式设备等一系列应用。该产品组合的产品具有恒流/恒压线性充电特性，可用于单个锂离子电池、叠层锂离子监控、电池隔离等应用，其灵活性可让这些应用在多个系统中正常工作。

　　其他应用包括：

　　• TEG能量采集

　　• 自供电式无线传感器设备

　　• 电动和混合动力汽车