資料介紹
引 言
就全功能鋰離子電池充電器而言,一些設(shè)計(jì)師遇到的主要障礙是缺乏自動(dòng)或自主觸發(fā)功能。例如,控制器確實(shí)提供 C/10 電流檢測(cè),但是當(dāng)充電電流降至 C/10 值時(shí),卻不中斷充電過程。另外也缺乏完全合格的充電器所需的自動(dòng)重啟功能。
LTC4012 是一款非常流行的芯片,用來給各種應(yīng)用中的鋰離子電池充電。這款控制器提供柵極驅(qū)動(dòng)和電流檢測(cè)輸入,以建立一個(gè)降壓型拓?fù)涞墓β舒溌贰TC4012 還提供控制信號(hào),例如充電狀態(tài)和適配器存在的信號(hào)。該器件還提供一系列有用的功能,在其數(shù)據(jù)表中有詳細(xì)說明。
在不使用 CPU 的應(yīng)用中,設(shè)計(jì)師或者干脆拒絕使用 LTC4012,或者自己開發(fā)解決方案,在有些情況下,這么做是不夠的。例如,有些設(shè)計(jì)師可能會(huì)在 PROG 引腳上用一個(gè)電阻器來檢測(cè)充電電流,但是將 PROG 引腳連至一個(gè)低成本、低阻抗的緩沖器,會(huì)從根本上導(dǎo)致測(cè)量值失真。
本文的目的是說明一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)重啟解決方案,該解決方案不使用 PROG 引腳,用邏輯信號(hào)進(jìn)行 C/10 電流檢測(cè)。這種檢測(cè)基于 LTC4012 數(shù)據(jù)表中介紹的“數(shù)字 C/10 指示器”,如方框圖中所示。
自動(dòng)重啟電路方框圖
前述電路的方框圖如圖 1 所示。該電路基于一個(gè) D 觸發(fā)器。隨著充電電流值降至預(yù)設(shè)定的 C/10,D 觸發(fā)器時(shí)鐘變?yōu)楦唠娖?,外?a target='_blank' class='arckwlink_none'>晶體管 Q1 將 RUN 引腳拉至地,并關(guān)斷LTC4012。電池充電,電壓接近最大值。隨著充電器關(guān)斷,電池開始放電,最終達(dá)到最小電壓,D 觸發(fā)器清零,然后 Q1 關(guān)斷,充電周期重復(fù)。
圖 1:自動(dòng)重啟電路的方框圖
用 LTC2912-3 實(shí)現(xiàn)之前介紹的大部分功能。這款具閉鎖控制的電壓監(jiān)視器在圖 2 所示電原理圖的中央。
圖 2:前述解決方案的電原理圖
電原理圖和電路介紹
所測(cè)試的是 12V、3000mA/h 鋰離子電池。該電池由采用了 LTC4012-2 的演示電路板 DC1256A 上安裝的充電器充電。該充電器由圖 2 所示的自動(dòng)重啟電路控制。
如果電池充電,那么 LTC2912-3 的 VH 輸入上的電壓高于 0.5V,/UV 輸出為高電平。Q2 接通,/LATCH 引腳為低,輸出 OV 閉鎖在高電平狀態(tài)。相應(yīng)地,Q1 接通,LTC4012 處于關(guān)斷模式。只要 /LATCH 引腳為低,OV 閉鎖在高電平狀態(tài),LTC4012 就繼續(xù)保持關(guān)斷狀態(tài)。
最后,由于自放電或已加負(fù)載,電池電壓開始下降。當(dāng)電池電壓降至低于 12V 時(shí),VH 引腳電壓 (電阻器分壓器 RBT/RBB) 降至低于 0.5V,/UV 輸出狀態(tài)從高電平變?yōu)榈碗娖健H缓?Q2 斷開,從而清除閉鎖。信號(hào) OV 狀態(tài)變?yōu)榈碗娖?,Q1 斷開,充電過程啟動(dòng)。
在充電過程中,LTC4012 的 /CHRG 引腳處于低阻抗?fàn)顟B(tài),這使 VL 引腳連至 GND。隨著充電電流降至 C/10,/CHRG 引腳改變狀態(tài),VL 引腳上的電壓隨之上升。當(dāng)這個(gè)引腳上的電壓達(dá)到 0.5V (電阻器分壓器 RCT/RCB) 時(shí),OV 引腳的狀態(tài)從低電平變?yōu)楦唠娖?,Q1 接通,RUN 引腳拉低,LTC4012進(jìn)入停機(jī)模式。/LATCH 引腳為低電平,U1 將 OV 鎖定為高電平,直至電池電壓再次降至 12V 且這個(gè)過程開始重復(fù)為止。建議的電路與 LTC4012 互連,相應(yīng)引腳由虛線圍繞,以與 LTC2912 U1 的引腳相區(qū)分。
電流驗(yàn)證和測(cè)量
為了驗(yàn)證電路功能,將一個(gè)數(shù)據(jù)記錄器連至充電器-電池系統(tǒng)。對(duì)電池電壓和電流進(jìn)行采樣和存儲(chǔ)。為了方便電池的自放電并縮短放電時(shí)間,在電池端子之間連接一個(gè) 100Ω 電阻器。所產(chǎn)生的圖形如圖 3 所示。在周期一開始時(shí),輸入電壓 VIN 被斷開,電池放電,并向負(fù)載提供 "負(fù)" 電流。然后,加上 VIN 后,充電周期啟動(dòng),"正" 的充電電流流進(jìn)電池。當(dāng)電池充滿電以后,充電器關(guān)斷,電池開始自放電。當(dāng)電池電壓達(dá)到最小值時(shí),充電器接通,周期自我重復(fù)。
圖 3:自動(dòng)重啟周期的定時(shí)圖
結(jié)論
本文介紹的電路相對(duì)簡(jiǎn)單,基于這個(gè)電路的應(yīng)用可以作為非常流行的鋰離子電池充電器 LTC4012 的重要配件。這個(gè)電路可通過使用單個(gè)電壓監(jiān)視器 LTC2912-3 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重啟功能,從而無需使用相當(dāng)昂貴的數(shù)字控制系統(tǒng)。
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