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55V高效降壓升壓電源管理器及多化學電池充電器簡介

PCB線路板打樣 ? 來源:LONG ? 2019-08-08 14:28 ? 次閱讀

今天,電池充電器有望輕松支持各種電池化學成分并接受電壓輸入范圍,包括寬范圍的太陽能電池板。輸入電壓范圍越過和低于輸出電池電壓越來越常見,需要降壓和升壓功能(降壓 - 升壓拓撲)。 LTC4020降壓 - 升壓電源管理器和多化學電池充電控制器可采用寬范圍4.5V至55V輸入,并可產生高達55V的輸出電壓。其降壓 - 升壓型DC/DC控制器支持高于,低于或等于輸入電壓的電池和系統電壓。

充電器可輕松針對各種電池化學成分進行優化。例如,它可以遵循恒定電流/恒定電壓(CC/CV)充電算法,具有基于鋰電池系統的C/10或定時終端,具有定時終止的恒定電流(CC)特性,或者優化的4步,3級鉛酸充電曲線。

55V高效降壓升壓電源管理器及多化學電池充電器簡介

6.3A充電器,用于25.2V電池浮充電壓

圖1顯示了一個15V至55V輸入,25.2V/6.3A降壓 - 升壓電池充電器,具有高效率4開關(M2-M5)同步降壓 - 升壓型DC/DC轉換器,僅需一個電感器(L1)。專有的平均電流模式架構使用兩個檢測電阻(R CBRT1 和R CBRB1 )來監控電感電流。在此降壓 - 升壓解決方案中,當V IN 高于V OUT 時,轉換器以降壓(降壓)模式工作;當V IN 低于V OUT 時,轉換器工作在升壓(升壓)模式。當V IN 接近V OUT 時,轉換器以4開關降壓 - 升壓模式工作。

55V高效降壓升壓電源管理器及多化學電池充電器簡介

圖1. 15V至55V輸入,25.2V/6.3A降壓 - 升壓電池充電器

轉換器工作在可編程恒定開關頻率范圍內50kHz至500kHz,設置電阻(R13 = 100k,250kHz)。圖1所示的解決方案可以為系統負載提供高達8A的電壓(V OUT = 25.2V)。圖2顯示滿載效率(I OUT = 8A,V IN = 24V)可以達到98%以上。

LTC4020使用BAT引腳的外部反饋電阻分壓器通過V FB 引腳對電池電壓進行編程。 “PowerPath”FET(M1)在正常電池充電期間打開,在可能的情況下在電池和降壓 - 升壓轉換器輸出之間形成低阻抗連接。通過檢測電阻(R CBAT1 )監控電池充電電流。通過選擇R CBAT1 的值,可以輕松編程最大平均電池充電電流。通過RNG/SS引腳可以進行動態電流限制調整。

帶PowerPath FET的瞬時接通和理想二極管功能

對于嚴重放電的電池,LTC4020可以自動配置PowerPath FET(圖1中的M1)作為線性穩壓器,允許降壓 - 升壓轉換器輸出升至電池電壓以上,同時仍然提供給電池充電。當PowerPath FET充當高阻抗電流源時,此功能稱為PowerPath瞬時接通,為電池提供充電電流。

LTC4020在電池充電器時自動將PowerPath FET配置為理想二極管不在充電周期中 - 即降壓 - 升壓轉換器專門用于系統負載。這允許電池在正常操作中保持與轉換器輸出斷開。但是,如果系統負載電流超過降壓 - 升壓轉換器的容量,則可以通過該理想二極管有效地從電池獲得額外的功率。

附加功能

LTC4020支持基于定時器的充電算法 - 從TIMER引腳到接地的電容編程循環時間結束。

LTC4020具有電池溫度監控功能。將NTC(負溫度系數)熱敏電阻連接到NTC引腳,并將熱敏電阻靠近電池組(或其他所需的監控位置),如果NTC引腳電壓超出范圍(高于1.35V或低于0.3V) ),LTC4020觸發NTC故障并停止電池充電。

LTC4020的V IN_REG 引腳允許輸入電壓調節。該引腳可用于編程太陽能電池板的峰值電源電壓,或幫助維持其他高阻抗輸入電源的最小電壓。

LTC4020具有兩個開路集電極輸出STAT1和STAT2,用于報告充電器狀態和故障情況。這兩個引腳是二進制編碼的。

結論

LTC4020是一種多功能高壓,高效降壓 - 升壓電源管理器和多化學電池充電器,支持高于,低于或等于輸出電池或系統電壓的輸入電壓。其薄型(0.75mm)耐熱增強型38引腳5mm x 7mm QFN封裝適用于便攜式工業和醫療設備,太陽能系統,軍用通信設備以及12V至24V嵌入式汽車系統。

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