1 はじめに

バッテリの選択肢は多く、システム要件も多様なため、バッテリ駆動時間を最大化するとともに最適なシステム性能を実現できるような、最善のバッテリ充電 IC (集積回路) を設計することが困難な場合があります。パワー・パス搭載およびパワー・パスを搭載していない、どちらのバッテリ充電器を選択するかによって、充電 IC の機能に大きな影響を及ぼす可能性があります。

図 1 では、非電力パス・デバイスの充電パスが 1 つあります。このパスにおいて、システムとバッテリは同じノードに接続されています。したがって、システムの使用とバッテリの充電を同時に行う必要がない場合は、パワー・パス以外の充電方法も一つの選択肢として有効です。システムへの電力供給とバッテリへの充電のどちらにどのくらいの電流が向けられるか制御できないからです。シェーバーや電動自転車などのアプリケーションは、パワー・パスを搭載していない充電器に適しています。

Q2 金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) を内蔵したバッテリでは、システムへの電力供給とバッテリの充電に使用する電流の量をカスタマイズできます。そのため充電と使用の両方が同時に発生する可能性がある製品では、パワー・パス充電の方が優れた選択肢になります。このカスタマイズは、バッテリを著しく放電した場合にも有用です。バッテリを著しく放電した場合、多くの場合は小電流で充電されるため、パワー・パス・デバイスによって、アダプタからシステムとバッテリへの電流が独立してレギュレートされ、バッテリに小さな電流が供給されます。これにより、システムに引き続き、ターンオンに必要な電力が供給され続けます。

バッテリの充電中にシステム電流の需要が高くなる場合、Q2 MOSFET をターンオンして入力とバッテリからの電力を組み合わせ、システム負荷をサポートすることもできます。この機能を補助モードと呼びます。このモードでは、システムによって入力からの供給よりも多くの電流が引き出される場合に、入力からの電流に追加してバッテリから電流が取られ補充されます。パワー・パス充電器の機能を活用できる代表的なアプリケーションは、スマートフォンです。

以降のセクションでは、パワー・パス・トポロジを使用してシステム性能とバッテリ駆動時間を向上させる方法を示します。