熔融鉛蓄電池充電器IC無(wú)需散熱器

LT1510 和 LT1511 是高效率電池充電芯片，能夠分別輸出高達(dá) 25W 和 50W 的功率。這些芯片用于空間非常寶貴的現(xiàn)代便攜式設(shè)備中的快速充電電池。因此，它們采用薄型表面貼裝封裝，并以相當(dāng)高的頻率（200kHz）運(yùn)行，以最大限度地降低整個(gè)電池充電器的高度和尺寸。為了將熱阻降至最低，這些封裝采用專(zhuān)門(mén)構(gòu)造，將芯片粘接焊盤(pán)直接連接（熔斷）到多個(gè)封裝引線。

當(dāng)這些芯片在接近其最大功率水平時(shí)，應(yīng)格外小心，以盡量減少芯片功耗，并將封裝-電路板組合的整體熱阻保持在盡可能低的水平。圖1顯示了在不損失性能的情況下降低功耗的簡(jiǎn)單方法。LT1510 和 LT1511 采用一個(gè)外部二極管 （D2） 和電容器 （CX） 以產(chǎn)生高于輸入電壓的電壓。該電壓用于為內(nèi)部 NPN 電源開(kāi)關(guān)提供基極驅(qū)動(dòng)，使其以強(qiáng)制 h 飽和。鐵約50。這種技術(shù)可將開(kāi)關(guān)速度和導(dǎo)通電阻損耗降至最低。所需的升壓電壓僅為3V，但在D2正常連接下，產(chǎn)生的升壓電壓等于電池電壓。高電池電壓會(huì)導(dǎo)致不必要的高基極驅(qū)動(dòng)損耗。將 D2 連接至 3.3V 或 5V 電源 （VX） 而不是電池，可將芯片耗散降低大約：

功率降低 = (VBAT – VX)(ICHRG)(VBAT)/(50)(VIN)

圖1.展示了一種在不損失性能的情況下降低功耗的簡(jiǎn)單方法。

使用 20V 適配器為 12.6V 電池充電 3A 和 VX= 3.3V，芯片功率降低0.35W。

熔融引線封裝將其大部分熱量傳導(dǎo)到引線中。這使得在引線周?chē)峁┍M可能多的印刷電路板銅非常重要。封裝-板組合的總熱阻主要由封裝緊鄰區(qū)域的電路板特性決定。這意味著整個(gè)電路板的橫向熱阻和通過(guò)電路板到其他銅層的垂直熱阻。每一層都充當(dāng)導(dǎo)熱器，可提高電路板擴(kuò)展區(qū)域的散熱效果。

當(dāng)電路板面積降至約 20 平方英寸以下時(shí)，總電路板面積成為一個(gè)重要因素.圖 2 和圖 3 中的圖表顯示了 2 層和 4 層電路板的熱阻與電路板面積的關(guān)系。請(qǐng)注意，4層板的熱阻明顯較低，但隨著電路板面積的減小，這兩種類(lèi)型的熱阻都迅速增加。圖4和圖5顯示了在全電流下工作的充電器的實(shí)際測(cè)量引線溫度。電池電壓和輸入電壓會(huì)影響器件功耗，因此必須使用數(shù)據(jù)手冊(cè)的功耗計(jì)算將這些讀數(shù)外推到其他情況。

圖3.LT1510 熱阻。

圖5.LT1510 引線溫度。

應(yīng)使用過(guò)孔將電路板層連接在一起。充電器區(qū)域下方的平面可以與電路板的其余部分分離，并與過(guò)孔連接，以形成低熱阻系統(tǒng)并充當(dāng)接地層以降低EMI。

膠合式芯片安裝散熱器僅在無(wú)法使用 PC 板銅或電路板尺寸較小的中等功率應(yīng)用中有效。

它們?cè)诤侠沓叽绲倪m當(dāng)布局的多層板中幾乎沒(méi)有改進(jìn).

最終檢查芯片工作溫度的建議方法是在其中一個(gè)IC接地引線頂部焊接一個(gè)小熱電偶，或在封裝頂部使用紅外傳感器。無(wú)論使用哪種方法，當(dāng)充電器提供全電流時(shí)，無(wú)論哪種方式測(cè)得的溫度都將比實(shí)際峰值芯片溫度低約10°C。這些充電器芯片的額定溫度為 125°C，這意味著高達(dá) 100°C（最高環(huán)境溫度）的引線溫度讀數(shù)仍可在器件額定值范圍內(nèi)。

另一個(gè)考慮因素是充電器其他部分和用于其他目的的周?chē)娐返墓?。箝位二極管（D1）的功耗等于：

PDIODE = (ICHRG)(VF)(VIN – VBAT)/ VIN

與 VIN = 16V， VBAT= 8.4V， VF= 0.45V，和ICHRG= 3A，二極管耗散0.64W。遺憾的是，它必須非?？拷潆娖餍酒?，以防止開(kāi)關(guān)引腳上出現(xiàn)電感尖峰。D1中功耗導(dǎo)致充電器芯片溫度升高約12°C/W.D3用于輸入保護(hù)，也可能消耗大量功率，但可以遠(yuǎn)離充電器。與 LT1511 一起使用的電流檢測(cè)電阻器消耗的功率等于：

P（RS1） = RS1（一CHRG)2

P（RS4） = RS4（一ADPT)2

RS4功率僅取決于充電器輸出電流，但 RS1承載全適配器電流。這些電阻通?？偣募s為0.5W，假設(shè)它們靠近充電器芯片，它們也會(huì)將芯片溫度提高到約12°C/W。

假設(shè)L1對(duì)芯片溫升的貢獻(xiàn)很小，因?yàn)榕c其散熱能力相比，其功耗通常相當(dāng)?shù)?。如果使用低損耗磁芯（Kool Mμ等），并且繞組電阻小于0.2V/I，則情況如此。CHRG.如果充電器位于其他高功率耗散電路附近，則直接溫度測(cè)試可能是確保安全器件溫度的唯一準(zhǔn)確方法。

最后，不要忘記PC板走線電阻的損耗。按照現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)，100mil 寬的走線是巨大的，但一對(duì) 1 英寸長(zhǎng)的走線，在 2/3oz 銅中，提供 0A 電流，電阻為 ≈ 12.1Ω，功率損耗為 1.1W！

審核編輯：郭婷