55V高效降壓升壓電源管理器及多化學(xué)電池充電器簡(jiǎn)介

今天，電池充電器有望輕松支持各種電池化學(xué)成分并接受電壓輸入范圍，包括寬范圍的太陽(yáng)能電池板。輸入電壓范圍越過(guò)和低于輸出電池電壓越來(lái)越常見(jiàn)，需要降壓和升壓功能（降壓 - 升壓拓?fù)洌?LTC4020降壓 - 升壓電源管理器和多化學(xué)電池充電控制器可采用寬范圍4.5V至55V輸入，并可產(chǎn)生高達(dá)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(tǒng)電壓。

充電器可輕松針對(duì)各種電池化學(xué)成分進(jìn)行優(yōu)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(tǒng)的C/10或定時(shí)終端，具有定時(shí)終止的恒定電流（CC）特性，或者優(yōu)化的4步，3級(jí)鉛酸充電曲線(xiàn)。

6.3A充電器，用于25.2V電池浮充電壓

圖1顯示了一個(gè)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(kāi)關(guān)（M2-M5）同步降壓 - 升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，僅需一個(gè)電感器（L1）。專(zhuān)有的平均電流模式架構(gòu)使用兩個(gè)檢測(cè)電阻（R CBRT1 和R CBRB1 ）來(lái)監(jiān)控電感電流。在此降壓 - 升壓解決方案中，當(dāng)V IN 高于V OUT 時(shí)，轉(zhuǎn)換器以降壓（降壓）模式工作;當(dāng)V IN 低于V OUT 時(shí)，轉(zhuǎn)換器工作在升壓（升壓）模式。當(dāng)V IN 接近V OUT 時(shí)，轉(zhuǎn)換器以4開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓模式工作。

圖1. 15V至55V輸入，25.2V/6.3A降壓 - 升壓電池充電器

轉(zhuǎn)換器工作在可編程恒定開(kāi)關(guān)頻率范圍內(nèi)50kHz至500kHz，設(shè)置電阻（R13 = 100k，250kHz）。圖1所示的解決方案可以為系統(tǒng)負(fù)載提供高達(dá)8A的電壓（V OUT = 25.2V）。圖2顯示滿(mǎn)載效率（I OUT = 8A，V IN = 24V）可以達(dá)到98％以上。

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

帶PowerPath FET的瞬時(shí)接通和理想二極管功能

對(duì)于嚴(yán)重放電的電池，LTC4020可以自動(dòng)配置PowerPath FET（圖1中的M1）作為線(xiàn)性穩(wěn)壓器，允許降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器輸出升至電池電壓以上，同時(shí)仍然提供給電池充電。當(dāng)PowerPath FET充當(dāng)高阻抗電流源時(shí)，此功能稱(chēng)為PowerPath瞬時(shí)接通，為電池提供充電電流。

LTC4020在電池充電器時(shí)自動(dòng)將PowerPath FET配置為理想二極管不在充電周期中 - 即降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器專(zhuān)門(mén)用于系統(tǒng)負(fù)載。這允許電池在正常操作中保持與轉(zhuǎn)換器輸出斷開(kāi)。但是，如果系統(tǒng)負(fù)載電流超過(guò)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器的容量，則可以通過(guò)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(shí)器的充電算法 - 從TIMER引腳到接地的電容編程循環(huán)時(shí)間結(jié)束。

LTC4020具有電池溫度監(jiān)控功能。將NTC（負(fù)溫度系數(shù)）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(jiān)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(fā)NTC故障并停止電池充電。

LTC4020的V IN_REG 引腳允許輸入電壓調(diào)節(jié)。該引腳可用于編程太陽(yáng)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(gè)開(kāi)路集電極輸出STAT1和STAT2，用于報(bào)告充電器狀態(tài)和故障情況。這兩個(gè)引腳是二進(jìn)制編碼的。

結(jié)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(xué)電池充電器，支持高于，低于或等于輸出電池或系統(tǒng)電壓的輸入電壓。其薄型（0.75mm）耐熱增強(qiáng)型38引腳5mm x 7mm QFN封裝適用于便攜式工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備，太陽(yáng)能系統(tǒng)，軍用通信設(shè)備以及12V至24V嵌入式汽車(chē)系統(tǒng)。