智能電池系統(tǒng)管理電路在設(shè)計中需確定5個關(guān)鍵參數(shù)：

　　① 輸入限流電阻RCL。用于限制系統(tǒng)充電電流和負載電流之和，不超過外接電源適配器的額定電流。系統(tǒng)中，適配器選擇24 V、150 W，額定電流為6 A，RCL的電流ILIM=5.7 A，RCL選擇0.018 Ω/1 W的電阻。

　　② 限流電阻RILIM。設(shè)定充電器可以供給電池的最大允許電流，任何超過這個限度的值都會被限定值所取代。

　　③ 匹配充電電流檢測電阻RSENSE。作用是讓充電器的滿標度電流與設(shè)置滿標度限流值同步。在本系統(tǒng)中充電最大電流設(shè)定為4 A，RILIM設(shè)定為開路，RSENSE使用0.025 Ω/1 W的電阻。

　　④ 限壓電阻RVLIM。用于設(shè)定充電器可輸出的5個限壓值中的一個，本系統(tǒng)中充電限制電壓設(shè)定為16.8 V，因此，RVLIM選擇33 kΩ的電阻。

　　⑤ 短路保護電阻RSC。用于設(shè)定電路短路保護啟動電流。系統(tǒng)中3個電源通路都由2個背對背的P溝道場效應(yīng)管與短路檢測電阻RSC串聯(lián)。系統(tǒng)中選擇RSC=0.012 Ω/1 W。

　　經(jīng)過智能電池系統(tǒng)管理電路電源路徑選擇后，+12 V電源產(chǎn)生電路的輸入端電壓：外接直流電供電時為+24 V。2.3+12 V產(chǎn)生電路電池組供電時，電壓可從滿電時的+16.8 V逐漸下降到+11.6 V。因此，輸入電壓的變化范圍為+11.6~+24 V。

　　如果使用單一的降壓變換電路產(chǎn)生+12 V電路，那么在電池供電過程中，當電池即將放空、電池電壓接近或低于12 V時，電路將不能正常工作。此時，電池仍有一定的電量未放出，不能充分利用電池的供電能力。若采用獨立的降壓-升壓或者升壓-降壓電路進行組合，則在輸入電壓高于+12 V的大部分工作時間內(nèi)，電源轉(zhuǎn)換的效率較低，而且電路復雜。本設(shè)計中采用SEPIC（SingleEnded Primary Inductance Converter，單端主電感變換器）電路，用LTC1871作為SEPIC控制器。這樣，無論在外接電源及電池組電壓大于12 V時，還是在電池供電后期，均能產(chǎn)生＋12 V供電電壓。

　　SEPIC電路拓撲和電流在開關(guān)閉合和斷開情況下的流向示意分別如圖4（a）～（c）所示。L1和主開關(guān)SW構(gòu)成了一個升壓轉(zhuǎn)換器，L2和二極管D1構(gòu)成升壓-降壓型轉(zhuǎn)換器。取L1=L2，并將L1和L2繞在同一核心上，可以降低輸入紋波、尺寸和成本。在系統(tǒng)中選擇L1、L2在同一核心上，并且兩者具有相等的電感。

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圖4? SEPIC電路拓撲和電流流向示意圖

　　+12 V電源產(chǎn)生電路如圖5所示。輸入電壓為+10~+24 V，最大負載電流為4 A，輸出電壓為+12 V。電路啟動由負載反饋的12 VON信號控制。10 μF/25 V×2指2個10 μF/25 V的電容并聯(lián)，68 μF/20 V×4指4個68 μF/20 V的電容并聯(lián)。（根據(jù)參考文獻[5]對重要元器件選型參數(shù)的計算過程略--編者注。）

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圖5? +12 V電源產(chǎn)生電路

　　2.4? +5 V后備電源產(chǎn)生電路

　　+5 V后備電源產(chǎn)生電路如圖6所示。從+24 V、智能電池組1和智能電池組2獲得電源輸入，通過降壓穩(wěn)壓器LT1912獲得+5 V、2 A輸出。LT1912輸入范圍為3.6~36 V，開關(guān)頻率可在200~500 kHz范圍內(nèi)設(shè)置，輸出電壓0.79~20 V可調(diào)，最大輸出電流為2 A。在每個輸入端串接一個低正向壓降的二極管，防止輸入電源之間形成回路。

　　結(jié)語

　　本文為某便攜設(shè)備設(shè)計了一個可支持外接直流電或使用雙電池組供電的電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在外接24 V電源、電池組輸入之間選擇合適的輸入，可同時對兩組智能電池充電，并能通過SMBus與主機系統(tǒng)通信以交換電源系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對便攜設(shè)備的電源系統(tǒng)設(shè)計具有一定的借鑒作用。

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