USB Type-C 升压降压充电器在无人机上的应用

近几年，无人机发展得如火如荼，除了亚马逊、京东等电商公司将其列为未来的“快递员杀手”，平时在公园里漫步我们也可以看到很多小朋友在驾驶无人机进行航拍，游戏市场也异常火爆，未来预计会用到农业、运输等各种工作场景。但是无人机也存在一个问题，那就是飞行时间很短，不负重的情况下，一般10-30分钟就需要充电一次或者更换一次电池。因此，在飞行间隔期间，用户需要快速而安全地对电池进行充电做以备用，同时无人机这样的多元电池组很有必要使用降压升压充电器，说到充电，我们也不得不提到USB Type-C的诸多优势。

USB Type-C具有更加纤薄的设计、更快的传输速度（最高10Gbps）和更强悍的电力传输（最高100W）等外观和技术优势，因此一经推出就被业界看好，越来越多电子产品开始配备USB Type-C和USB PD端口，从手机、笔记本，到移动电源、无人机上都越来越多地看到它们的身影。但是Type-C端口在工作的工程中会遇到复杂的外部电源，升压降压必不可少。当设备充电时，如果电压源高于电池，则降压升压电池充电器可以降低（降压）电压源以对电池充电，或者可以另行提升（升压）电压源。当向外围设备供电时，如果外围设备需要更低的电压，则降压升压充电器可以降低电池电压，如果需要更高的电压，则该设备可以升压。

随着USB Type-C和USB PD端口的数量持续增加，升压降压充电器越来越受到关注，在升降压过程中，降压-升压型电池充电控制器的性能直接决定着电子产品的性能。最近TI推出了一对高度灵活的单芯片降压-升压型电池充电控制器--bq25703A和bq25700A，适用于1至4节（1S至4S）设计。德州仪器电池管理产品（BMS）中国市场和应用部门经理文司华博士向与非网记者介绍，“bq25703A和bq25700A支持I2C和SMBus接口，产品的两大优势是：实现业界最高的效率和最大化提升输入功率。我们采用全新的高级电池算法，可通过最大功率点跟踪技术使电池充电智能化，实现全功率输出。称为输入电流优化（ICO）的独特算法可自动检测输入功率的最大容量以优化电流，同时保持系统和充电电流的一致性，以确保利用最大输入功率。”

ICO（输入电流优化）实时电源适配器，实现高电源效率

无人机在飞行时，需要多个电池交替进行工作才能满足要求，因此他们用定制适配器为固定的电池串数充电。但总有一种情况是两个人同时玩无人机，一个电池是3串，一个电池是4串，这就需要两个适配器。如果采用Type-C接口的适配器就可以设计成一个适配器，无论输出是几串都可以兼容，因为bq25703A和bq25700A适用于1至4节电池设计，可在降压和升压操作之间进行高效转换，无任何死区。

其次，能够实现97%的效率得益于TI独特的ICO算法，ICO能够实时检测适配器的电流能力大小。文司华博士做了详细解释，“如上图所示，这是我们的VBus，当接入电池后发生了一些变化。接入电池后就开始充电了，作为ICO模式，作为比较小的电流去测，比如500毫安开始启动了，在500毫安时适配器很舒服地进行工作，当电流逐渐上调了以后，我们会发现Bus电压突然掉下来了，它能掉下来并且保持在这个模式下，VEDPM模式启动了，在这个模式里，适配器实际上已经过载了，由于VEDPM功能的保护，适配器虽然过载但还能工作，因此这个点能够保持，但这不是最理想的状况，原因是它让适配器过载了，适配器会发烫的，最好的处理办法是让适配器能够脱离这个状态，ICO功能能够让电流再退回一点，等它退回一点，这个适配器就脱离过载状态了。”

支持移动电源单端口双向工作模式

除了无人机，最贴近我们生活的就是移动电源。现在的移动电源支持一个USB A端口和一个Micro USB端口，未来可能只保留一个USB Type-C端口，既能输入也能输出，这就涉及到升降压、兼容性等问题。

文司华博士表示，“bq25703A能够解决这些问题。第一，关于兼容性，bq25703A具有宽USB On-the-Go（OTG）输出兼容性，支持5V至20V的输入就绪器件，能够通过可编程电流调节为USB OTG提供可调输出；第二，接口双向工作，它既能给移动电源本身进行充电，又可以接到手机等设备上作为输出口，因此要实现双向升压和降压；第三，高效率，移动电源价格较低，因此客户也会选择性价比高的器件，但是它又不希望产品由于过温、失效出现危险，所以高效率非常重要。我们提供达到97%的业界最高效率，用来解决快速充电的散热问题；第四，自带的全面系统性能和数据采集汇报能力，极大提升简化移动电源的安全设计，随时随地只要通过主机发一个命令，用户就能了解到电池的输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，包括它的温度，这个部分通常要通过单片机单独自己再加上外设器件去实现，但现在这个部分由一个充电器来做好了。”

此外，由于现在无人机的工作环境比较多变，可能在高空也可能在山野，因此bq25703A将温度范围设置在-40℃到85℃之间，电池充电调节精度在±0.6%之间，这种高水平的充电精度确保了电池在温度范围内获得最佳充电。