用充电IC实现手机快速充电

　　假如今天是9V/1.5A，即已经升压了，9×1.5=13.5W，输出端如果效率可以达100%，那么输入端电流能够提升。由此可见，在输入电压提升时能够实现快速充电。TI MaxCharge是业界第一款能够同时实现支持5A充电电流和14V输入电压的芯片。

　　需要说明的是，输入是从外部的适配器过来的，一般是5V。有些适配器可以有高压输出，但通常默认是5V输出，但通过握手协议之后，就会变成高压。当主板(包括AP和Charger IC)使能以后，允许输出高压它就可以输出高压了，所以这个高压是适配器给出来的。

　　为何平台电压会有3.7V~3.0V变化?可以把电池想象成一瓶水(如图2最右侧)，电流相当于水管的粗细程度，变粗就更快了。水杯的高度是电压，只不过水杯是中间粗、两边细的不规则形状，因此开始充得很快，但中间区域内呆的时间很长，很大的就是3.7V的平台电压。这时候电流如果变得大，注入时间就很快。所以此时快充的突破点是：为了快充，提高了电流。

　　TI的方案是经MaxCharge转换后电流变大。MaxCharge能支持5A充电电流，14V输入电压。5A是最大的标称值，通常使用时会考虑到各种情况，比如散热和电池容量，所以3A~5A就可以做到这样一种平均的输入电流。

5 快充的效率

　　充电IC普遍效率是88%、89%，TI MaxCharge bq2589x系列可在3.5A提升到91%，这等于有2个百分点的提升。由于效率的提升，在TI的实测中，温度上升得很低，室温下，测试板上温度仅仅上升18℃，以前要上升30多℃。

　　温升直接决定了用户体验。因为现在手机的适配器、主芯片、电池充电的温升/散热是很重要的技术瓶颈。所以很多设计体验，由于散热不佳不得不采取折中办法。

6 放电

　　今天的Charger IC设计，所有的MOS管都集成在里面，采用串联电路，这样充电时要经过MOS管，但放电的时候会受到限制，放电时要通过一个MOS管(Q4)。

　　图3是charger IC的主流架构图，左侧是适配器的输入端，通过电感电流流进入，最后进入右侧大IC里再充电。现在用手机打电话时，放电过程一定要通过Q4元件，TI MaxCharge bq2589x的特色是，放电电流可以支持得很大，因为Q4的MOS管的阻抗值只有11mΩ(表1)，堪称业界最低的阻抗。打电话进来，主要是功放工作，因为你要搜寻GSM信号时要把功率调得很大，接收塔才能接收到。因此电路这边需要很大的瞬态电流(尖峰电流)。MaxCharge的Q4阻抗很小;如果是其他的设计方案，由于内置Q4 MOS管的阻抗不够小，它里面还要再加元件，增加了成本。

　　具体来看，图3的电线是有阻抗的，其实IC里也有电阻，这些电阻会增加损耗。如果不计成本，这些阻抗越小越好(注：MOS管阻抗越小IC成本越高)。TI能在相应成本之下把阻抗降到市场最低，这是MaxCharge最大的亮点。以前5V时，电池充电到3.7V~4V，5V、4V和3.7V差异很小，一个5V到右侧3.7V实际差异不大，因此Q3导通的时间很短，这是切换电路：Q2-Q3，Q3-Q2两个交替切换，实现能量高效率转移。以前5V时，Q2的导通时间是最长的，所以Q2的阻抗要越低越好。

　　9V到14V差距很大，这要求Q2的导通时间要缩短，Q3的导通时间要加长，到了MaxCharge bq2589x，TI第一次把Q3阻抗降得比Q2还要低。Q3阻抗直接降到16mΩ(如表1)。这也是MaxCharge区别于竞争对手的很大差别，即Q3的阻抗直接让MaxCharge的效率有显著提高。

　　图4是Q2和Q3的损耗，它的切换频率是1.5V，属高频切换，这样的波形一直切换下去进行充电，它的占空比可以从此图看出来。