2 充电扩展坞设计和板载充电设计的比较

电池充电有两种设计：充电扩展坞或板载充电。充电扩展坞可与移动清扫机器人主体分开，无需担心尺寸、重量和散热问题。充电扩展坞的传统实现方案是具有恒定电流 (CC) 和恒定电压 (CV) 调节功能的隔离式交流/直流转换器，如图 2-1 所示。将微控制器 (MCU) 用作中央电源转换控制的单级方法的成本相对较低。主要缺点是充电精度低，并且电池电压检测点离扩展坞中的电池充电系统较远。人们越来越担心由 MCU 控制的电池充电精度较低，并且电池寿命可能受到影响 [1]。由 MCU 控制的系统的另一个缺点是具有几百 kHz 的开关频率，而且提供的设计尺寸并不理想。第三，主要充电电流的接触点会增加阻抗并产生氧化效应。氧化后，电池可能因此无法充满电，并且满电状态电池的使用时间也会缩短。

图 2-1 充电扩展坞设计

图 2-2 板载充电设计

制造商旨在通过具有高可靠性、满足长期需求的设计来打造自身品牌形象。电池充电的精度、设计的尺寸和电池寿命是电池充电面临的主要挑战。图 2-2 所示的板载设计可以提供具有固有高充电精度的充电功能、更小的设计尺寸、更高的运行效率以及通用 USB 充电设计的灵活性等。

充电精度与电池容量的最佳利用率和电池寿命有关。TI 电池充电器广泛用于扫地机器人应用，可在整个温度范围内实现 ±0.5% 的精度。例如，在 0^oC 至 85^oC 的结温范围内，降压/升压充电器 BQ25730 电池电压精度规格 V_{BAT_REG_ACC} 为 ± 0.5% [2]。

使用工作频率高达 750KHz 及以上的专用充电器可减小充电设计尺寸，并且强大的驱动器电路可实现出色的效率。工作频率可达到 MCU 工作频率的 5 倍或更高。借助适用于 MOSFET 的专用栅极驱动器电路可提高性能，从而实现更小的尺寸和更好的热性能。板载电池充电设计还具有灵活性优势，可更大限度地提高输入源利用率，并降低潜在的总 BOM 成本。板载开关充电器可采用交流/直流适配器或标准化的 USB 适配器作为输入源。