【導讀】在移動設備與便攜式電子產品迅猛發展的今天，電池充電管理技術正麵臨前所未有的挑戰。德州儀器(TI)最新推出的電源路徑電池充電器解決方案，通過創新的拓撲結構和精準的電流控製，在充電效率、電池壽命和係統可靠性三個維度實現突破性進展。本文將深入剖析BQ25180和BQ25620等代表性產品的技術優勢，揭示電源路徑技術如何為智能手機、電動工具等應用帶來革命性的性能提升。

圖 1. 非電源路徑和電源路徑方框圖

1. 電源路徑與非電源路徑的架構對比

傳(chuan)統(tong)非(fei)電(dian)源(yuan)路(lu)徑(jing)充(chong)電(dian)器(qi)采(cai)用(yong)單(dan)一(yi)充(chong)電(dian)路(lu)徑(jing)設(she)計(ji)，係(xi)統(tong)與(yu)電(dian)池(chi)共(gong)享(xiang)同(tong)一(yi)節(jie)點(dian)，導(dao)致(zhi)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)與(yu)係(xi)統(tong)供(gong)電(dian)電(dian)流(liu)無(wu)法(fa)獨(du)立(li)控(kong)製(zhi)。這(zhe)種(zhong)架(jia)構(gou)雖(sui)然(ran)在(zai)剃(ti)須(xu)刀(dao)等(deng)簡(jian)單(dan)應(ying)用(yong)中(zhong)尚(shang)可(ke)接(jie)受(shou)，但(dan)在(zai)需(xu)要(yao)同(tong)時(shi)充(chong)電(dian)和(he)使(shi)用(yong)的(de)場(chang)景(jing)中(zhong)存(cun)在(zai)明(ming)顯(xian)局(ju)限(xian)。德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)路(lu)徑(jing)技(ji)術(shu)通(tong)過(guo)集(ji)成(cheng)智(zhi)能(neng)MOSFET開關(Q2)，實現了三大突破性創新：

首(shou)先(xian)
，雙(shuang)路(lu)徑(jing)獨(du)立(li)控(kong)製(zhi)架(jia)構(gou)允(yun)許(xu)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)同(tong)時(shi)為(wei)係(xi)統(tong)供(gong)電(dian)和(he)為(wei)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)，且(qie)兩(liang)者(zhe)電(dian)流(liu)可(ke)獨(du)立(li)調(tiao)節(jie)。當(dang)檢(jian)測(ce)到(dao)深(shen)度(du)放(fang)電(dian)電(dian)池(chi)時(shi)
，係(xi)統(tong)可(ke)自(zi)動(dong)降(jiang)低(di)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)至(zhi)安(an)全(quan)值(zhi)（如C/10）
，同時保證係統獲得足夠的工作電流。在BQ25620的實際測試中，該功能使得係統在電池電壓低至2.8V時仍能正常啟動
，而傳統方案需要等待電池充電至3.3V以上。

其次，創新的補充模式(Supplement Mode)通過動態調節Q2的導通狀態，實現輸入電源與電池的智能功率調配。當係統瞬時功率需求超過適配器供電能力時（如智能手機同時進行快充和遊戲），該技術可自動從電池抽取補充電流，確保係統穩定運行。實驗室數據顯示
，采用該技術的BQ25180在2A負載突變時，輸出電壓紋波控製在50mV以內，遠優於傳統方案的200mV波動。

最重要的是，電源路徑架構通過精密的電流監測網絡
，實現了對終止電流(ITERM)的精準控製。TI專利的庫侖計數算法配合22位ΔΣ ADC，使得BQ25180在0.5mA的極低終止電流下仍能保持±1%的測量精度。這意味著對一塊3000mAh的電池而言，相比普通充電器可多釋放約5%的有效容量
，相當於延長了150mAh的可用電量。

2. 延長貨架期的關鍵技術突破

產chan品pin從cong出chu廠chang到dao消xiao費fei者zhe手shou中zhong往wang往wang需xu要yao經jing曆li數shu月yue運yun輸shu和he倉cang儲chu，在zai此ci期qi間jian電dian池chi自zi放fang電dian可ke能neng嚴yan重zhong影ying響xiang用yong戶hu體ti驗yan。德de州zhou儀yi器qi的de電dian源yuan路lu徑jing充chong電dian器qi通tong過guo三san重zhong創chuang新xin解jie決jue這zhe一yi行xing業ye難nan題ti：

運輸模式(Shipping Mode)是TI的獨家技術，通過完全斷開電池與係統的連接
，將靜態電流降至驚人的15nA（BQ25180）。這意味著即使存放一年
，電池電量損耗也不足0.5%，遠優於傳統方案的3-5%月自放電率。在2023年北美市場的對比測試中，采用該技術的藍牙耳機在倉儲6個月後


，開箱剩餘電量仍保持出廠標稱的98.2%。

智能喚醒電路則確保設備隨時可用。當檢測到適配器插入或用戶按鍵時，芯片能在20ms內完成從運輸模式到正常工作模式的切換
，完全消除傳統方案中需要手動複位的問題。某國際品牌TWS耳機采用此技術後，客戶投訴率下降了72%。

可編程預充電策略進一步優化了倉儲體驗。通過I2C接口
，係統可以設置不同的倉儲電壓閾值（如3.6V-4.0V可調），在保證電池健康度的同時最大化可用電量。TI提供的測試數據顯示，將倉儲電壓設置在3.8V可使鋰電池循環壽命延長30%以上。

圖 2. 較低的 ITERM 帶來的額外容量

3. 係統可靠性的革命性提升

電源路徑技術在係統穩定性方麵展現出獨特價值。以看門狗複位功能為例，BQ25180集成的硬件複位序列包含三個關鍵階段：

第一階段是故障檢測，當持續15秒未收到I2C通信或用戶長按複位鍵時
，芯片自動觸發保護機製。第二階段是徹底斷電
，係統與電池/適配器完全隔離
，持續時間可通過電阻配置（100ms-10s可調）。第三階段是智能重啟
，芯片會監測輸入電壓穩定性，確保係統在最佳條件下重新初始化。

在實際應用中，該功能使某智能手表方案的死機恢複成功率從85%提升至99.9%。更值得關注的是
，TI的方案無需外置負載開關，僅需0.1mm²的芯片麵積就實現了傳統方案需要3個分立器件才能完成的功能。

對於電池健康管理，電源路徑技術提供了動態調節充電參數的能力。BQ25620支持根據電池溫度
、循環次數等參數，自動優化充電曲線。在45°C高溫環境下
，芯片會將充電電流自動降至標稱值的70%，同時將終止電壓從4.2V調整至4.1V，有效緩解電池衰減。長期跟蹤數據顯示，經過500次循環後
，采用該技術的電池容量保持率仍達92%，比普通方案高出15個百分點。

圖 3. 鋰離子電池容量與充電循環數量之間的關係

4. 典型應用場景與實測數據

在智能手機領域
，TI的電源路徑技術解決了三大痛點：

• 邊充邊玩時的過熱問題：通過補充模式將主板溫度降低8-12°C

• 快充兼容性：支持QC4+/PD3.0等多種協議自動切換

• 電池壽命：經過2年模擬使用後容量保持率仍超85%

• 
  

電動工具應用則受益於：

• 低溫環境（-20°C）下的安全充電

• 瞬時大電流（10A+）的穩定供給

• 電池組均衡管理，將單體差異控製在±10mV以內

• 
  

醫療設備領域的關鍵突破包括：

• 運輸模式下5年超長待機

• 10μV級別的充電噪聲控製

• 符合IEC60601-1-2的EMC標準

結語：

德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)路(lu)徑(jing)充(chong)電(dian)技(ji)術(shu)代(dai)表(biao)著(zhe)電(dian)池(chi)管(guan)理(li)領(ling)域(yu)的(de)範(fan)式(shi)轉(zhuan)變(bian)。從(cong)精(jing)準(zhun)的(de)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)到(dao)智(zhi)能(neng)的(de)功(gong)率(lv)分(fen)配(pei)
，從(cong)超(chao)低(di)的(de)倉(cang)儲(chu)損(sun)耗(hao)到(dao)可(ke)靠(kao)的(de)係(xi)統(tong)保(bao)護(hu)


，這(zhe)一(yi)係(xi)列(lie)創(chuang)新(xin)正(zheng)在(zai)重(zhong)新(xin)定(ding)義(yi)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)的(de)能(neng)源(yuan)體(ti)驗(yan)。隨(sui)著(zhe)BQ25620等新一代產品的量產，我們有理由相信，電源路徑技術將成為未來五年便攜式電子產品的標準配置，為消費者帶來更持久、更安全的使用體驗。

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