El controlador de carga de batería reductor y elevador satisface las crecientes necesidades energéticas

La creciente dependencia de dispositivos alimentados por baterías más potentes puede hacer que los diseñadores de productos tengan que crear cargadores de batería diferentes para cada aplicación deseada. Texas Instruments (TI) ofrece una vía más eficiente con un controlador de carga de batería reductor y elevador que proporciona una carga de baterías de alta densidad de potencia en un amplio rango de voltajes. También puede configurarse para la carga bidireccional con aplicaciones estándar con suministro de potencia por USB (USB PD) de rango de potencia extendido (EPR).

En lugar de desarrollar cargadores de batería independientes para cada aplicación, los diseñadores pueden utilizar el cargador de batería de circuito integrado (CI) BQ25756 de TI (Figura 1) con un amplio rango de voltaje de entrada (V_IN) y voltaje de salida (V_OUT) para crear soluciones de cargador universales que pueden utilizarse en diferentes adaptadores de entrada y configuraciones de batería. En lugar de crear un cargador para una batería de bicicleta eléctrica de 36 V y otro para una de 48 V, los diseñadores pueden desarrollar un cargador común para ambos modelos, lo que reduce las iteraciones de diseño y los costos.

Figura 1: Controlador de carga de batería bidireccional, reductor y elevador BQ25756 de Texas Instruments. (Fuente: Texas Instruments)

Los diseñadores pueden aprovechar los perfiles de carga integrados y personalizables del BQ25756, adaptados a las necesidades específicas de cada batería, incluidos un número elevado de celdas, altos voltajes de funcionamiento y múltiples químicas de batería. Pueden embarcarse en una transición sencilla hacia la carga de la próxima generación de productos electrificados y ofrecer la mejor experiencia de carga en aplicaciones tan diversas como teléfonos inteligentes, taladros eléctricos, bicicletas eléctricas, cargadores portátiles y paneles solares.

El controlador reductor y elevador en modo conmutado proporciona un rango de operación de voltaje de entrada de 4.2 V a 70 V con soporte multiquímico para baterías de iones de litio, de polímero de litio o de litio-ferrofosfato₄. Para las químicas de las baterías de iones de litio y de litio-ferrofosfato₄, el dispositivo comprueba el voltaje de la batería y la carga en diferentes fases: carga lenta y continua, precarga, carga a corriente constante (CC) y carga de voltaje constante (CV). El BQ25756 admite la carga de 1 a 14 celdas de iones de litio o de 1 a 16 celdas de perfiles de litio-ferrofosfato₄.

En modo inverso, el dispositivo toma energía de la batería y regula el voltaje del terminal de entrada con un bucle de corriente constante añadido para su protección, compatible con perfiles de energía USB-PD EPR. El USB PD EPR permite desarrollar una aplicación en la que un paquete de baterías puede funcionar como banco de energía para otros dispositivos con perfiles de carga variables, como la batería de un cortacésped eléctrico que carga la aspiradora inalámbrica del consumidor.

Los conectores de alimentación y datos USB-C adquirieron una gran importancia en el mercado cuando Apple anunció en 2023 que adoptaría ese formato para los modelos de iPhone 15. Pocos fabricantes pueden soportar el mandato de la Comisión Europea de finales de 2024 de que solo se puedan utilizar adaptadores USB-C en los nuevos dispositivos móviles como teléfonos, tabletas e incluso teclados y auriculares.

Muchos dispositivos y sistemas de carga se diseñaron de acuerdo con una especificación USB PD anterior que admitía necesidades de energía de hasta 100 W. Eso se considera ahora el rango de potencia estándar (SPR) para USB, mientras que EPR admite hasta 240 W. Si bien el TI BQ25756 admite aplicaciones más allá del USB-C PD, es difícil no entusiasmarse con el potencial de explotar esa especificación cada vez más común.

Los diseñadores que visualizan cargadores más universales aún deben lidiar con la realidad de que los distintos dispositivos dependen de baterías con números de celdas y requisitos de voltaje muy diferentes. Ahí es donde el controlador de carga de batería reductor y elevador de TI desempeña un papel fundamental.

Cuando un dispositivo se está cargando, un cargador de batería reductor y elevador puede reducir (disminuir) la fuente de voltaje si es superior a la de la batería o elevar (aumentar) la fuente de voltaje si no lo es. El BQ25756 proporciona una carga de alta eficiencia en un amplio rango de voltaje con una gran precisión, una regulación del voltaje de carga del 0.5 % y una regulación de la corriente de carga del ±0.3 %. Funciona en modo de carga controlado por el host I²C y admite el modo de carga independiente mediante límites programables por resistencia.

El controlador de TI también cuenta con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) automático para la carga solar, lo que garantiza un rendimiento óptimo de los paneles solares. Un cargador de batería con un algoritmo MPPT encontrará, de forma autónoma, el punto de máxima potencia (MPP) de un panel solar en diferentes condiciones de luz solar. El amplio rango _VIN y V_OUT del controlador del cargador de batería reductor y elevador de TI puede soportar los diversos valores de voltaje de salida de un panel solar.

Conclusión

El controlador de carga de batería bidireccional, reductor y elevador BQ25756 de TI ofrece la oportunidad de crear las soluciones de carga universales de mayor densidad de potencia para aplicaciones industriales. El primer controlador de carga reductor y elevador sin compensación del sector, con una entrada de hasta 70 V y un rango de operación de baterías de hasta 14 celdas, es una opción nueva y poderosa para los diseñadores de productos que quieran crear una nueva generación de cargadores capaces de soportar múltiples aplicaciones y dispositivos.