通用電池充電器

設(shè)計電池充電器的第一步是選擇電池充電器 IC來自廣闊領(lǐng)域的可用解決方案。為了做出明智的決定， 設(shè)計團(tuán)隊必須首先明確定義電池參數(shù)（化學(xué)， 細(xì)胞計數(shù)等）和輸入?yún)?shù)（太陽能、USB 等）。團(tuán)隊必須 然后搜索適合輸入和輸出參數(shù)的充電器，比較 大量數(shù)據(jù)表，以確定最佳解決方案。選拔 流程應(yīng)允許團(tuán)隊為應(yīng)用程序選擇最佳解決方案， 當(dāng)然，直到設(shè)計參數(shù)發(fā)生變化，此時：回到 數(shù)據(jù)表。

如果可以完全跳過此步驟會怎樣？如果設(shè)計師可以 專注于應(yīng)用解決方案，將電池充電器IC視為黑色 當(dāng)需要生產(chǎn)工作時，用真正的IC填充盒子 溶液？那時，設(shè)計師只需將手伸到架子上即可 通用電池充電器IC，無論基本設(shè)計參數(shù)如何。 即使應(yīng)用參數(shù)發(fā)生變化（輸入切換、電池類型 更改等）現(xiàn)成的電池充電器 IC 仍然適用。無額外 需要搜索數(shù)據(jù)手冊。

這個問題可以通過觀察兩個非常不同的電池來說明 充電器問題：

設(shè)計團(tuán)隊 A 的任務(wù)是設(shè)計一個電池充電器，該充電器需要 太陽能電池板輸入鉛酸電池并為其充電。充電器必須 獨(dú)立 - 這里沒有微控制器 - 但應(yīng)該足夠通用 支持幾種不同的太陽能電池板型號。他們有一個星期的時間 生成原理圖設(shè)計。

設(shè)計團(tuán)隊B有一個更復(fù)雜的充電器問題。他們的設(shè)計 采用 5 V USB 電源，并以 1.3 A 電流為 1 節(jié)鋰離子電池充電 每節(jié)電池的終止電壓為 4.1 V。高于 47°C，他們想要 在 0.5 A 和 72°C 以上時將其充電電壓降低到每節(jié)電池 4 V， 他們希望停止充電。他們系統(tǒng)中的微控制器需要 了解電池的電壓、電流、溫度和健康狀況。他們 還有一周的時間制作原理圖設(shè)計。

事實證明，兩個設(shè)計團(tuán)隊都可以使用相同的電池充電器IC，并且 該設(shè)備可以說是兩種應(yīng)用的最佳選擇。

圖1.什么充電器適合？這是兩種截然不同的電池充電系統(tǒng);他們可以使用相同的充電器IC嗎？

好東西和小包裝

LTC4162 35 V、3.2 A單芯片降壓充電器具有優(yōu)雅的融合特性 簡單性和多功能性。能夠獨(dú)立運(yùn)行或與主機(jī)一起運(yùn)行 控制器中，LTC4162 可實現(xiàn)從基本到復(fù)雜的解決方案。功能齊全 我2C 遙測系統(tǒng)允許用戶選擇性地監(jiān)控電池 并實現(xiàn)特定于電池型號的自定義充電參數(shù)。 真正的最大功率點跟蹤 （MPPT） 算法允許充電器 從任何高阻抗源（例如太陽能電池板）以最佳方式運(yùn)行。 充電算法根據(jù)所選的電池化學(xué)成分量身定制：鋰離子， 二氟乙烯4或鉛酸。

這些功能采用 4 mm × 5 mm QFN 封裝，典型 溶液尺寸約為1厘米×2厘米。

圖2.LTC4162 的應(yīng)用電路非常簡單，就像一個全功能開關(guān)電池充電器一樣簡單。

感受力量！

不要讓它的小尺寸欺騙你。即使集成了開關(guān)場效應(yīng)管， LTC4162可支持超過60 W的充電功率。內(nèi)部散熱 其管芯溫度的自我監(jiān)視使 LTC4162 能夠調(diào)節(jié) 充電電流使其即使在最熱的情況下也不會過熱 環(huán)境和最小的外殼。

電源路徑?FET（INFET 和 BATFET）確保系統(tǒng)負(fù)載 （五外） 始終由輸入電壓 （V在） 如果存在或由 電池（如果 VIN 不存在）。使用外部 N 溝道 FET 可實現(xiàn) 低損耗路徑，對可通過的電流量沒有限制 到負(fù)載。

遙測和控制

盡管 LTC4162 可以在沒有主機(jī)控制器的情況下工作，但許多方面 的充電可以通過 I 進(jìn)行監(jiān)測和控制2C 端口。片上 遙測系統(tǒng)讀取系統(tǒng)和電池電壓和電流 實時?？梢栽O(shè)置各種限制和警報以通知主機(jī)控制器 當(dāng)測量值達(dá)到可配置閾值或當(dāng)特定閾值時 進(jìn)入充電狀態(tài)。例如，一個共同的設(shè)計特征可能 當(dāng)電池電壓下降到一定時進(jìn)入低功耗模式 下限。而不是讓微控制器不斷輪詢電池 電壓，LTC4162 可以執(zhí)行監(jiān)視，并通知主機(jī)控制器 達(dá)到此限制時。此時，主機(jī)可以關(guān)閉 主負(fù)載并進(jìn)入低功耗狀態(tài)。

圖3.LTC4162 的集成遙測系統(tǒng)將滿足幾乎所有的監(jiān)視和警報要求。

遙測系統(tǒng)還能夠測量電池系列 電阻 （BSR），用于指示電池健康狀況。The BSR 測量可以設(shè)置為自動運(yùn)行，并且可以配置警報 通知主控制器自定義 BSR 高限值 超過，此時主機(jī)可能會向用戶發(fā)出電池信號 需要更換。

當(dāng)輸入電源被移除并且系統(tǒng)由 電池，LTC4162 自動關(guān)斷遙測系統(tǒng)以 節(jié)省電池壽命。如果需要測量，遙測系統(tǒng)將 可以通過 I2C 命令強(qiáng)制執(zhí)行操作，此時它進(jìn)入 進(jìn)行測量的較慢、低功耗遙測模式 每五秒一次。如果需要，可以將遙測速率設(shè)置為高 速度 11 毫秒/隨時讀取速率。

這里越來越熱了

LTC4162 可實現(xiàn)可定制的溫度相關(guān)型充電。為 鋰基化學(xué)品（鋰離子和鋰鐵PO4），LTC4162 可以采用 JEITA溫控充電。JEITA允許用戶設(shè)置自定義 溫度區(qū)域，其中定制電池充電電壓和電流 用于為電池充電。這也允許設(shè)計人員決定 電池應(yīng)停止充電的冷熱溫度。這 默認(rèn)JEITA設(shè)置適用于許多電池，無需主機(jī) 處理器干預(yù)，但此功能使 LTC4162 能夠與 任何電池的溫度曲線要求。

Figure 4. Default Li-ion JEITA profile.

同樣，對于鉛酸電池，溫度補(bǔ)償算法 每個充電階段的目標(biāo)電壓隨溫度線性降低 上升。這些電壓可以用 I 偏移2C 命令和 補(bǔ)償斜率可以通過簡單地改變熱敏電阻來修改。

MPPT 和輸入調(diào)節(jié)

為了簡單起見，許多太陽能電池板調(diào)節(jié)電路設(shè)置了 最大功率點電壓為常量值。實際上，VMPP漂移 帶照明，部分受阻的太陽能電池板可以有多個 功率峰值。通過掃描所連接面板的整個電壓范圍 對其輸入電源，LTC4162 的高級最大功率點跟蹤 （MPPT）算法考慮所有變量，始終以最大值穩(wěn)定 插座。除了偶爾掃蕩太陽能電池板范圍外， LTC4162 對輸入調(diào)節(jié)電壓進(jìn)行抖動，不斷尋求次要電壓 V 的變化MPP.這些功能不需要自定義編程，因此 面板無需修改充電器即可切換。

輸入調(diào)節(jié)的好處不僅限于太陽能電池板源。多 例如，USB電纜具有大量的串聯(lián)阻抗 這會導(dǎo)致在電流消耗時充電器輸入端的電壓下降。 LTC4162 的欠壓電流限制功能負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)此電流 使得在輸入端保持最小電壓。

圖5.默認(rèn) 12 V 鉛酸溫度曲線。

圖6.太陽能電池板全球掃蕩。

USB 供電

LTC4162 還與 USB 供電規(guī)格兼容，該規(guī)格規(guī)格 允許通過 USB C 型電纜提供高達(dá) 100 W 的功率。 LTC4162 的輸入電流限值可配置為 輸入適配器未過載。當(dāng)達(dá)到輸入電流限值時， 系統(tǒng)負(fù)載仍然可以從輸入中獲取所需的功率， 但電池充電電流減小，使得輸入電流受到限制 不超過。對于 USB PD，這意味著一個 LTC4162 電路可以 由各種電源適配器配置文件提供。

低功率運(yùn)輸模式

當(dāng)產(chǎn)品需要長時間運(yùn)輸或儲存時， 我2C 命令可將 LTC4162 置于一種低功率狀態(tài)，從而減小了 電池的電流消耗約為3.5 μA?；蛘?，電路可以是 配置為在此期間切斷系統(tǒng)負(fù)載的電源。

集成電路變體

為了簡化設(shè)計和文檔編制，LTC4162 被分解為 基于電池化學(xué)成分、充電參數(shù)以及是否 或未啟用 MPPT 默認(rèn)啟用。表 1 顯示了所有可用的 LTC4162 變體。

每個變體都引腳兼容，可以換成另一個版本 在原型制作過程中。LTC4162 變體可互換以簡化 創(chuàng)建使用相同電路但使用不同電池的產(chǎn)品 化學(xué)成分、充電電壓或輸入源。

為了簡化文檔記錄，LTC4162 的數(shù)據(jù)手冊已損壞 轉(zhuǎn)化為基于化學(xué)的變體;有單獨(dú)的數(shù)據(jù)表 鋰離子、LiFePO4 和鉛酸版本。

結(jié)論

在設(shè)計團(tuán)隊成員花費(fèi)一整天時間閱讀數(shù)據(jù)表之前 適用于各種電池充電器、功率監(jiān)視器和太陽能調(diào)節(jié)器— 花費(fèi)數(shù)小時為自定義溫度相關(guān)代碼編寫代碼之前 充電算法和手動輪詢測量值以檢測 當(dāng)超出限制時，他們可能需要考慮達(dá)到 一刀切的電池充電器。LTC4162很有可能 是最適合這項工作的設(shè)備。

審核編輯：郭婷