高度に機能集積されたバッテリーチャージャICの使用事例 : ロボット掃除機

事例

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本事例では、ロボット掃除機に機能集積したスイッチングチャージャICのアプリケーションについて考えます。

ロボット掃除機には電源としてマルチセルバッテリーチャージャが必要です。市場はコストに極めて敏感であるため、一部の設計では専用のチャージャICを使用せず、MCUと外付け部品を使用して独自のディスクリートソリューションを作ります。

MP2759は、1セル～6セルの直列のリチウムイオン、リチウムポリマー、およびLiFePO4バッテリパックを使用した充電アプリケーション向けに設計された高度に統合されたスイッチングチャージャです。このICは、3つのパワーMOSFETに加え、アナログ制御回路を3mm x 3mmパッケージに搭載し、非常に少ない外付け部品で確実かつ安全に動作できます。

従来のディスクリートソリューションでは、設計者はチャージャ用のDC/DCコンバータ用に少なくとも2つのパワーMOSFETを必要とします。1つはバッテリー電力が入力に逆流するのを防ぐためのパワーMOSFET、もう1つはバッテリーからのパワーパス機能が必要な場合のMOSFETです。検出回路、補償回路、PWMジェネレータ、およびドライバを含む制御ループが不可欠です。さらに、システムには、保護、入力ソースまたは動作条件の変化に対する表示、およびその他の機能を提供する回路が必要です。

これらのディスクリート部品は、複雑な設計プロセス、充電プログラム可能性の欠如、充電精度の低下、および大きな基板サイズという問題をもたらします。

MP2759充電ソリューションを使用すると次の利点があります。

• ソフトウェアの関与が不要 : つまり、MCUコードを必要とせず、構築と検証にかかる時間が短縮される自律充電ソリューションです。
• 小型インダクタ : スイッチング周波数が低い場合は、大きなインダクタが必要です。MP2759はスイッチング周波数が高く (最大700kHz)、インダクタのサイズが縮小されます。さらに、FETを搭載することでソリューションのサイズが大幅に小さくなります。
• 急速充電 : 既存のMCUソリューションでは、効率が低いため電流を小さく抑える必要があるため、充電に非常に長い時間がかかります。MP2759は低RDS(ON) MOSFETを搭載しているため、優れた熱性能でより高い充電電流に対応できます。
• 高精度 : ディスクリートMCUベースの充電ソリューションでは、電流と電圧の調整精度が低いという問題があります。バッテリーの最大容量を引き出すには、最大電圧 (たとえば、セルあたり4.2V) まで充電することが重要ですが、安全上の問題を回避するために、これ以上の電圧は充電しないようにしてください。MP2759の高精度電流および0.5%電圧調整により、バッテリーはより高速かつ安全により高い容量まで充電されるため、ロボット掃除機はより早く掃除を再開でき、1回の充電でより長く動作できます。

付加機能は以下のとおりです :

• プログラム可能な入力電流制限レギュレーション
• プログラム可能なバッテリー充電温度範囲
• JEITAプロファイルによるバッテリー温度のモニタと保護
• 最大36Vの動作入力電圧と40Vの保護
• 最大3Aのプログラム可能な充電電流
• 各セルでバッテリー調整電圧が3.6V、4.0V、4.1V、4.15V、4.2V、4.35V、4.4Vをもつ最大6セルまでの直列
• MPPT用の入力最小電圧レギュレーション
• 低バッテリーでの瞬時オンを可能にするOR選択パワーパス管理に対応
• 0.5％のバッテリーレギュレーション電圧精度
• 450kHz～700kHzのスイッチング周波数
• 逆流防止FETと降圧スイッチングFETを統合
• 内部ループ補償
• 給電動作インジケータ
• 入力ステータスインジケータ
• バッテリー過電圧保護
• 充電安全タイマー
• ダイ過熱保護