為工業(yè)應(yīng)用選擇正確的電池充電器，本文將探討一下不同的充電拓撲結(jié)構(gòu)。

首先，我們必須更好地理解電池充電器功能：動態(tài)電源管理（DpM）和動態(tài)電源路徑管理（DppM）。這兩個功能與充電拓撲結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，同樣重要。不同的拓撲結(jié)構(gòu)決定了DpM和DppM性能以及與所選不同元件相關(guān)的總成本。關(guān)于低功率應(yīng)用，NVDC充電器以其較低的成本和DpM/DppM功能引起了人們的關(guān)注。關(guān)于更高功率的應(yīng)用，則選擇傳統(tǒng)的充電拓撲結(jié)構(gòu)以降低功耗。

具有更高輸出額定值的適配器通常更貴。為了降低成本，您可能想使用額定值較低的適配器，但這樣做要帶有基于電流的DpM功能的充電器，以防止適配器過載。此保護是為了防止總系統(tǒng)負載和電池負載超過適配器可以供應(yīng)的總功率。例如，bq24133等具有基于電流的DpM的充電器可以處理寬輸入電源而不會發(fā)生過載（圖1）。

圖1：基于電流的DpM

為了獲得峰值系統(tǒng)性能，還要DppM功能，以便充電器可以以補充模式工作，使電池可以通過電池FET為系統(tǒng)供應(yīng)電源，而不是必須充電（圖2）。在設(shè)計時，應(yīng)該考慮性能和成本之間的權(quán)衡。更高的性能通常與更高的成本相關(guān)。諸如TI的bq24610等充電器控制器具有DpM和DppM控制，可支持高達10A的充電電流。

圖2：DppM電流路徑示例

已經(jīng)對DpM和DppM有了更好的理解，我們現(xiàn)在可以探討充電拓撲結(jié)構(gòu)。三種最常見的充電拓撲結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，混合拓撲結(jié)構(gòu)和窄VDC（NVDC）拓撲結(jié)構(gòu)。

關(guān)于傳統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)充電器如bq24170、同步開關(guān)模式獨立電池充電器和bq24725ASMBus充電控制器，系統(tǒng)軌可以達到最大適配器電壓。假如從電池操作，系統(tǒng)電壓可以低至最小電池電壓。高壓輸入源可能導(dǎo)致系統(tǒng)軌的大幅擺動（圖3）。使用此拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是系統(tǒng)從輸入源可以獲得最大功率。其缺點是解決方法總成本高，因為元件要處理高功率，所以更貴。

圖3：傳統(tǒng)充電拓撲結(jié)構(gòu)

在一些應(yīng)用中，系統(tǒng)僅要峰值功率輸送。設(shè)計用于正常運行的適配器不能滿足峰值功率需求，而且傳統(tǒng)的充電拓撲結(jié)構(gòu)不允許電池在補充模式下工作供應(yīng)額外的功率。這一問題的解決方法是混合充電拓撲結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

圖4：混合充電拓撲結(jié)構(gòu)

在混合充電拓撲結(jié)構(gòu)中，電池可以以升壓模式中向系統(tǒng)供應(yīng)額外的功率用于峰值功率輸送。bq24735和bq24780S等電池充電器IC屬于這一類拓撲結(jié)構(gòu)?；旌铣潆娡負浣Y(jié)構(gòu)也稱為“渦輪增壓”模式。這種拓撲結(jié)構(gòu)在筆記本電腦應(yīng)用中非常流行。

傳統(tǒng)和混合充電拓撲結(jié)構(gòu)都要系統(tǒng)軌來處理與輸入源相同的高電壓。然而，在一些應(yīng)用中，系統(tǒng)軌要采用較低額定值的元件以降低成本。在這種情況下，可以考慮bq24770或bq24773等產(chǎn)品中含有的NVDC拓撲結(jié)構(gòu)，通過控制電池FET使系統(tǒng)電壓與電池電壓非常接近，如圖5所示。

圖5：NVDC充電拓撲結(jié)構(gòu)

在設(shè)計充電系統(tǒng)時，必須平衡性能、功能和解決方法成本。選擇正確的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備可以實現(xiàn)更高的效率，同時保持最低的解決方法成本。