Hårdvaraladdningskretsar

Hårdvaraladdningskretsar är elektroniska enheter som reglerar leveransen av elektrisk energi till batterier. De används i allt från konsumentprodukter som smartphones och bärbara datorer till elfordon och industriell utrustning. En laddningskrets styr hur mycket ström som lämnar en strömkälla till batteriet och hur batteriet får laddas säkert och effektivt.

Kretsarna bygger vanligen på två huvudtopologier: linjär laddning och switchande laddning. Linjär laddning är enkel och används där låga strömkrav och lite värme är acceptabla, ofta genom en regulator som reglerar spänningen i serie med batteriet. Switchande laddning använder buck-, buck-boost- eller flyback-konverterare för att uppnå hög effektivitet över olika indata- och batterispänningsområden. Dessa lösningar använder feedback från batteriet för att justera laddningsström och slutspänning i realtid.

En laddningskrets följer vanligtvis en laddningsprofil som börjar med konstant ström (CC) tills batteriet når ett målspänningsvärde, därefter övergår den till konstant spänning (CV) tills laddningsströmmen sjunker under en avslutningskriterium. Termination kan ske när strömmen blivit tillräckligt låg eller efter en tidsbegränsning. Kontroller och skyddsfunktioner inkluderar överströms- och överspänningsskydd, kortslutningsskydd, temperaturövervakning och ibland kommunikation med en batterihanteringsenhet (BMS).

Vanliga komponenter är laddnings-IC eller PMIC, effekttransistorer, ström- och spänningssensorer, samt termistor och säkringar. Designen inbegriper även värmehantering, kompatibilitet med standardladdare (t.ex. USB-C), och uppfyllelse av relevanta säkerhetsstandarder och krav för batterier.