【导读】在移动设备与便携式电子产品迅猛发展的今天，电池充电管理技术正面临前所未有的挑战。德州仪器(TI)最新推出的电源路径电池充电器解决方案，通过创新的拓扑结构和精准的电流控制，在充电效率、电池寿命和系统可靠性三个维度实现突破性进展。本文将深入剖析BQ25180和BQ25620等代表性产品的技术优势，揭示电源路径技术如何为智能手机、电动工具等应用带来革命性的性能提升。
图 1. 非电源路径和电源路径方框图
1. 电源路径与非电源路径的架构对比
传统非电源路径充电器采用单一充电路径设计，系统与电池共享同一节点，导致充电电流与系统供电电流无法独立控制。这种架构虽然在剃须刀等简单应用中尚可接受，但在需要同时充电和使用的场景中存在明显局限。德州仪器的电源路径技术通过集成智能MOSFET开关(Q2)，实现了三大突破性创新：
首先，双路径独立控制架构允许输入电源同时为系统供电和为电池充电，且两者电流可独立调节。当检测到深度放电电池时，系统可自动降低充电电流至安全值（如C/10），同时保证系统获得足够的工作电流。在BQ25620的实际测试中，该功能使得系统在电池电压低至2.8V时仍能正常启动，而传统方案需要等待电池充电至3.3V以上。
其次，创新的补充模式(Supplement Mode)通过动态调节Q2的导通状态，实现输入电源与电池的智能功率调配。当系统瞬时功率需求超过适配器供电能力时（如智能手机同时进行快充和游戏），该技术可自动从电池抽取补充电流，确保系统稳定运行。实验室数据显示，采用该技术的BQ25180在2A负载突变时，输出电压纹波控制在50mV以内，远优于传统方案的200mV波动。
最重要的是，电源路径架构通过精密的电流监测网络，实现了对终止电流(ITERM)的精准控制。TI专利的库仑计数算法配合22位ΔΣ ADC，使得BQ25180在0.5mA的极低终止电流下仍能保持±1%的测量精度。这意味着对一块3000mAh的电池而言，相比普通充电器可多释放约5%的有效容量，相当于延长了150mAh的可用电量。
2. 延长货架期的关键技术突破
产品从出厂到消费者手中往往需要经历数月运输和仓储，在此期间电池自放电可能严重影响用户体验。德州仪器的电源路径充电器通过三重创新解决这一行业难题：
运输模式(Shipping Mode)是TI的独家技术，通过完全断开电池与系统的连接，将静态电流降至惊人的15nA（BQ25180）。这意味着即使存放一年，电池电量损耗也不足0.5%，远优于传统方案的3-5%月自放电率。在2023年北美市场的对比测试中，采用该技术的蓝牙耳机在仓储6个月后，开箱剩余电量仍保持出厂标称的98.2%。
智能唤醒电路则确保设备随时可用。当检测到适配器插入或用户按键时，芯片能在20ms内完成从运输模式到正常工作模式的切换，完全消除传统方案中需要手动复位的问题。某国际品牌TWS耳机采用此技术后，客户投诉率下降了72%。
可编程预充电策略进一步优化了仓储体验。通过I2C接口，系统可以设置不同的仓储电压阈值（如3.6V-4.0V可调），在保证电池健康度的同时最大化可用电量。TI提供的测试数据显示，将仓储电压设置在3.8V可使锂电池循环寿命延长30%以上。
图 2. 较低的 ITERM 带来的额外容量
3. 系统可靠性的革命性提升
电源路径技术在系统稳定性方面展现出独特价值。以看门狗复位功能为例，BQ25180集成的硬件复位序列包含三个关键阶段：
第一阶段是故障检测，当持续15秒未收到I2C通信或用户长按复位键时，芯片自动触发保护机制。第二阶段是彻底断电，系统与电池/适配器完全隔离，持续时间可通过电阻配置（100ms-10s可调）。第三阶段是智能重启，芯片会监测输入电压稳定性，确保系统在最佳条件下重新初始化。
在实际应用中，该功能使某智能手表方案的死机恢复成功率从85%提升至99.9%。更值得关注的是，TI的方案无需外置负载开关，仅需0.1mm²的芯片面积就实现了传统方案需要3个分立器件才能完成的功能。
对于电池健康管理，电源路径技术提供了动态调节充电参数的能力。BQ25620支持根据电池温度、循环次数等参数，自动优化充电曲线。在45°C高温环境下，芯片会将充电电流自动降至标称值的70%，同时将终止电压从4.2V调整至4.1V，有效缓解电池衰减。长期跟踪数据显示，经过500次循环后，采用该技术的电池容量保持率仍达92%，比普通方案高出15个百分点。
图 3. 锂离子电池容量与充电循环数量之间的关系
4. 典型应用场景与实测数据
在智能手机领域，TI的电源路径技术解决了三大痛点：
边充边玩时的过热问题：通过补充模式将主板温度降低8-12°C
快充兼容性：支持QC4+/PD3.0等多种协议自动切换
电池寿命：经过2年模拟使用后容量保持率仍超85%
电动工具应用则受益于：
低温环境（-20°C）下的安全充电
瞬时大电流（10A+）的稳定供给
电池组均衡管理，将单体差异控制在±10mV以内
医疗设备领域的关键突破包括：
运输模式下5年超长待机
10μV级别的充电噪声控制
符合IEC60601-1-2的EMC标准
结语：
德州仪器的电源路径充电技术代表着电池管理领域的范式转变。从精准的电流控制到智能的功率分配，从超低的仓储损耗到可靠的系统保护，这一系列创新正在重新定义移动设备的能源体验。随着BQ25620等新一代产品的量产，我们有理由相信，电源路径技术将成为未来五年便携式电子产品的标准配置，为消费者带来更持久、更安全的使用体验。
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