電池技術和設備性能的進步使得生產在兩次充電之間長時間運行的復雜電子設備成為可能。即便如此，對于某些設備，通過插入電網為電池充電是不可能的。緊急路邊電話、導航浮標和遠程天氣監測站只是無法接入電網的少數應用，因此它們必須從環境中獲取能量。

太陽能電池板作為能量收集電源具有巨大的潛力 - 它們只需要電池來存儲收集的電力并在黑暗時期提供攜帶。太陽能電池板相對昂貴，因此從電池板中提取最大功率對于最小化電池板尺寸至關重要。棘手的部分是太陽能電池板尺寸與所需功率的平衡。太陽能電池板的特性需要仔細管理電池板的輸出功率與負載的關系，以有效地優化電池板在各種照明條件下的輸出功率。

對于給定的照明水平，太陽能電池板具有產生最大功率的特定工作點（見圖1）。在照明條件變化時在運行期間保持該峰值功率點稱為最大峰值功率跟蹤 （MPPT）。復雜的算法通常用于執行此功能，例如在直接測量面板輸出電壓和輸出電流的同時定期改變面板的負載，計算面板輸出功率，然后強制操作點在照明和/或溫度條件變化時提供峰值輸出功率。這種類型的算法通常需要復雜的電路和微處理器控制。

圖1.太陽能電池板在多種不同照明水平下的電流與電壓和功率與電壓的關系。最大功率點下的面板輸出電壓（V議員） 無論光照水平如何，都保持相對恒定。

然而，太陽能電池板的輸出電壓與電池板產生的功率之間存在一種有趣的關系。無論照度如何，最大功率點的太陽能電池板輸出電壓都保持相對恒定。因此，強制面板操作以使輸出電壓保持在此峰值功率電壓（V議員） 從面板產生峰值輸出功率。因此，電池充電器可以通過利用此電壓來保持峰值功率傳輸議員特征，而不是實現復雜的MPPT電路和算法。

LT3652 電池充電器的幾個特性

LT?3652 是一款完整的單片式降壓型多化學電池充電器，可在高達 32V （絕對最大值為 40V） 的輸入電壓下運作，并以高達 14.4V 的浮動電壓為電池組充電。LT3652 集成了一種創新的輸入調節電路，該電路實現了一種簡單而自動的方法，用于在使用調節不良的電源 （例如太陽能電池板） 時控制充電器的輸入電源電壓。LT?3652HV 是充電器的一個高電壓版本，可用于以高達 18V 的浮動電壓為電池組充電。

輸入調節環路保持太陽能電池板的峰值功率點

如果輸入電源電壓降至一個編程電平，則 LT3652 輸入調節環路可線性減小輸出電池充電電流。該閉環調節電路伺服充電電流，從而伺服輸入電源上的負載，使得輸入電源電壓保持在或高于編程電平。當由太陽能電池板供電時，LT3652 通過簡單地將最小輸入電壓電平設置到該電池板的峰值電源電壓 V 來實現 MPPT 操作議員.所需的峰值功率電壓通過電阻分壓器進行設置。

如果在充電期間，LT3652 所需的功率超過太陽能電池板的可用功率，則 LT3652 輸入調節環路將降低充電電流。這可能是由于所需的電池充電電流增加或太陽能電池板照明水平下降而發生的。在任何一種情況下，調節環路都將太陽能電池板輸出電壓保持在編程的V值議員由VIN_REG上的電阻分壓器設置。

輸入調節環路是一種簡單而優雅的方法，用于強制特定太陽能電池板的峰值功率操作。輸入電壓調節環路還允許從其他類型的穩壓不良源優化操作，在這些電源中，輸入電源在過流條件下可能會崩潰。

集成式全功能電池充電器

LT3652 以一個 1MHz 的固定開關頻率運作，并提供一種恒定電流 / 恒定電壓 （CC/CV） 充電特性。該器件可通過外部電阻器編程，以提供高達 2A 的充電電流，充電電流精度為 ±5%。該 IC 特別適用于與流行且廉價的“12V 系統”太陽能電池板相關的電壓范圍，這些電池板通常具有大約 25V 的開路電壓。

該充電器采用一個 3.3V 浮動電壓反饋基準，因此可在 3.3V 至 14.4V （或 LT18HV 時高達 3652V） 范圍內設置任何所需的電池浮動電壓，均可利用一個電阻分壓器進行設置。LT3652 的浮動電壓反饋準確度為 ±0.5%。寬 LT3652 輸出電壓范圍可適應多種電池化學成分和配置，包括多達 <> 節串聯的鋰離子 / 聚合物電池、多達 <> 節 LiFePO4串聯的（磷酸鐵鋰）電池，以及最多包含六個串聯電池的密封鉛酸（SLA）電池。另外還提供 LT3652HV （充電器的高電壓版本）。LT3652HV 可在高達 34V 的輸入電壓下運作，并能夠充電至 18V 的浮動電壓，從而適應 4 節鋰離子 / 聚合物或 5 節 LiFePO4電池組。

LT3652 包含一個可編程安全定時器，用于在達到所需時間后終止充電。只需將一個電容連接到 TIMER 引腳即可使定時器生效。將 TIMER 引腳短接至地可將 LT3652 配置為在充電電流低于編程最大值 （C/10） 的 10% 時終止充電，C/10 檢測準確度為 ±2.5%。使用安全定時器進行端接可在電流小于 C/10 時進行浮充電。一旦充電終止，LT3652 將進入一種低電流 （85μA） 待機模式。如果電池電壓低于編程浮動電壓 2.5%，則自動充電功能將啟動新的充電周期。LT3652 采用扁平、12 引腳 3mm × 3mm DFN 和 MSOP 封裝封裝。

節能低靜態電流關斷

LT3652 采用一個精準門限停機引腳，因而允許使用一個電阻分壓器簡單實現欠壓閉鎖功能。在低電流停機模式中，LT3652 僅從輸入電源吸收 15μA 電流。該 IC 還通過使用連接到器件 NTC 引腳的單個熱敏電阻監控電池溫度，支持符合溫度要求的充電。該器件具有兩個二進制編碼的集電極開路狀態引腳，用于顯示 LT3652 電池充電器 CHRG 和 FAULT 的工作狀態。這些狀態引腳可以驅動 LED，用于顯示充電器狀態的視覺信號，或用作控制系統的邏輯電平信號。

簡單的太陽能電池充電器

圖 2 顯示了 2A 2 節 LiFePO4帶電源路徑管理的電池充電器。當太陽能電池板未充分照明時，該電路從電池板向系統負載供電，當系統負載所需的電力可用時，該電路直接從太陽能電池板供電。輸入電壓調節環路針對 17V 峰值功率輸入面板進行編程。充電器使用C/10端接，因此當所需的電池充電電流低于200mA時，充電電路被禁用。這款 LT3652 充電器還采用兩個 LED 來提供狀態和信號故障條件。這些二進制編碼引腳可發出電池充電、待機或關斷模式、電池溫度故障和電池不良故障的信號。

圖2.用于 2 節 LiFePO 的 2A 太陽能電池板電源管理器4具有 17V 峰值功率跟蹤功能的電池。

輸入電壓調節點使用從面板輸出到VIN_REG引腳的電阻分壓器進行編程。當太陽能電池板輸出端的電壓降至17V（相當于VIN_REG引腳上的2.7V）時，最大輸出充電電流減小。因此，該伺服回路的作用是將充電器系統的功率要求動態降低到面板可以提供的最大功率，從而保持太陽能電池板的功率利用率接近100%，如圖3所示。

圖3.17V輸入電壓調節門限跟蹤太陽能電池板峰值功率至大于98%。

想要更高的效率？用阻斷FET代替阻斷二極管

LT3652 在與高于 4.2V 的電池電壓一起使用時需要一個阻塞二極管。該二極管兩端的壓降會產生功率損耗項，從而降低充電效率。用P溝道FET代替阻斷二極管可以大大減少這一術語，如圖4所示。

圖4.2A 3 芯磷酸鐵鋰4充電器使用 P 溝道 FET 進行輸入阻斷，以提高大電流充電效率。

圖 4 顯示了一個 3 節 LiFePO 電池42A充電器，浮動電壓為10.8V。該充電器具有 14.5V 的輸入電壓調節門限，當 V在≥ 13V。充電周期終止由 3 小時定時器周期控制。通常與輸入電源串聯用于反向電壓保護的阻斷二極管被FET取代。10V 齊納二極管箝位用于防止超過 FET 最大值 V一般事務人員.如果指定的 V在量程不超過最大 V一般事務人員的輸入FET，則不需要此鉗位。

在正常充電周期的大電流充電期間（I中聯集團> C/10），CHRG 狀態引腳保持低電平。在圖4所示的充電器中，該CHRG信號用于將阻斷FET的柵極拉低，從而實現低阻抗電源路徑，消除阻塞二極管壓降，從而提高轉換效率。圖5顯示，與使用阻斷肖特基二極管工作相比，增加該阻塞FET可將效率提高4%。

圖5.當電池電壓上升（15V至10.8V）3節LiFePO時，阻斷肖特基二極管與阻斷FET的相對效率4充電器。

如果使用定時器進行端接，一旦達到 < C/10 的充電電流，并且 CHRG 引腳變為高阻抗，FET 的體二極管就會提供導通路徑。如果需要，可以保留一個阻塞肖特基二極管與阻塞FET并聯，以提高定時器控制充電周期的浮充部分的轉換效率。使用FETKEY作為阻擋元件還可以提高浮充效率。

害怕黑暗？使用低光應用的理想二極管

當 LT3652 主動充電時，該 IC 在開關環路上提供一個內部負載，以確保在所有條件下實現閉環操作。這是通過在充電周期處于活動狀態時將2mA灌入BAT引腳來實現的。在太陽能電池板供電的電池充電器中，低光照條件會使輸入太陽能電池板電壓崩潰到輸入調節閾值以下，導致輸出充電電流降至零。如果充電器在此條件下保持使能狀態（即，面板電壓保持在UVLO閾值以上），則內部電池負載會導致電池的凈電流消耗。由于顯而易見的原因，這是不希望的，但可以通過加入防止電流從電池回流的單向調整元件來消除這種情況。

凌力爾特制造了一個高效率調整元件 IC，即 LTC4411 理想二極管，其有效正向壓降接近于零。由于導通期間的正向壓降極低，因此對充電器整體效率和最終浮動電壓的影響可以忽略不計。

圖 6 示出了一款采用低光反向保護的 LT3652 太陽能供電型電池充電器，該充電器采用一個理想二極管 IC LTC4411 低光反向保護。在低光照條件下，如果面板電壓崩潰到輸入調節門限以下，LT3652 可將電池充電電流減小至零。在輸入電壓保持在UVLO閾值以上的情況下，充電器保持使能狀態，但保持零充電電流狀態。LT3652 試圖將 2mA 吸收至 BAT 引腳;但是，LTC4411 可防止電池的反向傳導。

圖6.太陽能供電的2A鋰離子充電器，具有理想的二極管輸出調整元件;LTC?4411 理想二極管 IC 可防止低光照條件下的反向導通。

需要加強？沒關系。2級降壓-升壓電池充電器

LT3652 通過集成一個前端升壓型 DC/DC 轉換器，可用于升壓型和升壓型 / 降壓型充電器應用。前端轉換器產生一個本地高壓電源，供 LT3652 用作輸入電源。LT3652 輸入調節環路在纏繞在兩個轉換器周圍時可完美發揮作用。

圖7所示為低壓太陽能電池板供電的1.5A單節鋰離子電池充電器，浮動電壓為4.2V。該充電器設計為由峰值功率電壓為 3.8V 的太陽能電池板供電。

圖7.低壓太陽能電池板為 1.5A 單節鋰離子電池降壓/升壓電池充電器供電。LT3479 可升壓太陽能電池板的 3.8V 輸出以操作一個 LT3652 充電器。LT3652 的閉環操作包括升壓型轉換器，從而調節 LT3479 對太陽能電池板 V 的輸入議員3.8V。

在前端使用一個運行在 3479MHz 的 LT1 開關升壓型轉換器來創建一個 8V 電源，該電源用于為 LT3652 供電。該充電器可在低至 3.8V 的輸入調節門限（高達 24V（LT3479 的最大輸入電壓）的輸入電壓下工作。當輸入電壓接近 8V （或更高） 時，LT3479 升壓型轉換器不再進行調節，最終以 0% 占空比工作，并有效地使輸入電源通過通肖特基二極管短路至 LT3652。因為輸入調節環路監視 LT3479 的輸入，所以當輸入電壓崩潰到輸入調節門限時，LT3652 會縮減充電電流，從而降低了 LT3479 升壓型轉換器的電流要求。輸入電壓舵機到調節點，升壓轉換器和 LT3652 充電器組合從太陽能電池板提取可用的峰值功率。

需要更大的充電電流？使用更多 LT3652

多個 LT3652 充電器可并聯使用，以產生一個超出單個 LT3652 的充電電流能力的充電器。在圖8所示的應用中，三個2A LT3652充電器網絡并聯，產生一個采用C/6端接的3A 12節鋰離子電池，其浮動電壓為3.10V。該充電器兼容太陽能，具有20V的輸入調節閾值。該充電器還實現了輸入阻斷FET，以提高充電效率。

圖8.采用三個 LT6 充電器 IC 的 3A 3652 節鋰離子電池充電器。

三個 LT3652 充電器 IC 共享一個公共浮動電壓反饋網絡和一個公共輸入調節網絡。建議使用等效電阻為250kΩ的反饋網絡，以補償進入LT3652 V的輸入偏置電流FB針。由于三個 LT3652 在該充電器中共享相同的反饋網絡，并且輸入偏置電流也通過該網絡共享，因此網絡等效電阻減小至 250k/3 或 ~83kΩ。

由于基準電壓的容差，在自動充電事件期間，其中一個IC可能會先于另一個上電。在這種情況下，電池以最大 2A 的電流自動充電。如果電池由于 >2A 負載而繼續放電，則第二個充電器接合。較高的放電電流將接合第三個充電器IC，使充電器能夠產生完整的6A系統充電電流。所有 LT3652 上的 CHRG 引腳都連接在一起以啟用輸入阻塞 FET，因此無論 IC 自動重啟的順序如何，FET 都是低阻抗的。

NTC 和狀態功能由所有三個 LT3652 共享，每個 IC 都使用一個專用的 NTC 熱敏電阻。IC的集電極開路狀態引腳短接在一起，因此接合任何或所有單個充電器都會點亮CHRG狀態指示燈。同樣，任何IC中的NTC故障都會點亮故障狀態指示燈。各個 LT3652 NTC 功能通過從公共 FAULT 引腳連接到所有三個 IC 的公共VIN_REG引腳的二極管相互從屬。

如果任何IC觸發NTC故障，該二極管會將VIN_REG引腳拉至VIN_REG閾值以下，從而禁用所有輸出充電電流，直到溫度故障條件得到緩解。

結論

LT?3652 是一款用于簡單高效的太陽能電池充電器解決方案的多功能平臺，適用于多種電池化學成分和配置。LT3652 在傳統供電型應用中同樣適用，為多種電池化學成分和堆棧電壓提供了小型而高效的充電解決方案。

太陽能充電器解決方案將面板利用率保持在接近 100%，由于面板面積最小化，降低了解決方案成本。IC的緊湊尺寸，加上適度的外部元件要求，允許構建既小巧又便宜的獨立充電器系統，為便攜式電子產品實現真正的電網獨立提供了簡單高效的解決方案。

審核編輯：郭婷