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并联架构电池充电器

来源:安德普电源科技有限公司作者:高频智能充电机发布时间:2019-09-26 08:42

 满足《并联充电器IC系统的能力手机和电池组保护》所概述的电池充电器IC设计约束的任何解决方案都必须结合分流调节器的特性以及电池充电IC的特性,并具有从低功率连续或间歇电源充电的能力。这样的设备还需要保护锂离子/聚合物电池,纽扣电池或薄膜电池或电池组并从中获得最大性能。

安德普开发了并联架构电池充电器LTC4070和LTC4071,以解决这些应用问题。LTC4070是一款用于锂离子/聚合物电池,纽扣电池或薄膜电池的微型并联电池充电器系统IC。该IC具有450nA的工作电流,可保护电池并从以前无法使用的极低电流,间歇或连续充电源中充电。加上一个外部PMOS分流器,LTC4070的充电电流可以从50mA升至500mA。内部电池热调节器可降低浮动电压,以在电池温度升高时保护锂离子/聚合物电池。通过串联配置多个LTC4070,可以对多节电池组进行充电和平衡。采用扁平(0.75mm)8引线2mm x 3mm DFN封装,LTC4070是一款超紧凑型充电器解决方案,具有一个与输入电压串联所需的单个外部电阻器。该器件的功能集适用于连续和间歇的低功率充电电源应用,包括锂离子/聚合物电池备用,薄膜电池,纽扣电池,存储器备用,太阳能系统,嵌入式汽车和能量收集。

LTC4070具有4.0V,4.1V和4.2V的引脚可选设置,其1%的准确电池浮动电压使用户能够在电池能量密度和寿命之间进行权衡。独立的低电池电量和高电池电量监视状态输出指示电池已放电或已充满电。低电量状态输出与与负载串联的外部P-FET结合使用,具有闭锁功能,该功能可自动将系统负载与电池断开,以保护电池免于深度放电。

除了其紧凑的2mmx3mm 8引线DFN封装之外,LTC4070还采用8引线MSOP封装提供。该器件的额定工作温度范围为-40°C至125°C。



图1:LTC4070典型应用电路

LTC4070通过防止电池电压超过编程水平来提供高性能的电池保护和充电解决方案。其并联架构在输入电源和电池之间仅需一个电阻即可处理各种电池应用。当移除输入电源并且电池电压低于电池高输出阈值时,LTC4070消耗了450nA的电池。

当电池电压低于设定的浮动电压时,充电速率由输入电压,电池电压和输入电阻确定:


ICHG =(VIN-VBAT)/ RIN

当电池电压接近浮动电压时,LTC4070将电流从电池分流,从而减小了充电电流。LTC4070可以在一个温度范围内以高达±1%的浮动电压精度分流高达50mA的电流。分流电流限制了最大充电电流,但是可以通过添加一个外部P沟道MOSFET来提高50mA的内部能力。请参阅图1

LTC4071还是一个并联电池充电器系统,并且是第一个具有集成电池组保护功能(包括低电池断开连接)的系统。与LTC4070相比,LTC4071的差异包括集成的电池组保护(低电池断开连接),但更低的50mA充电电流能力,更高的550nA静态电流和无LBO。电池低电量断开是保护低容量电池免受自放电损坏所需的一项关键功能。虽然LTC4070可以通过LBO和外部P-FET来执行低电池断开功能,但该IC将继续消耗全部I Q(约0.5uA)。即使此电池漏电流也会在一夜之间损坏低容量电池。相反,LTC4071集成了一个完整的电池低电量断开连接,当断开连接时,该电流消耗几乎为零的电流(室温下<1nA,125°C下<25nA)。为了在LTC4071中提供此功能,LTC4070的LBO和DRV引脚已被淘汰。有关详细信息,请参见图2这使LTC4071的最大并联电流固定为50mA(通过外部FET,LTC4070具有50mA的能力,而500mA可能达到500mA),并使IC的静态电流增加至550nA(LTC4070具有450nA)。



图2:LTC4071典型应用电路


结论:
并联基准具有许多应用,并且根据其功能集,它们甚至可以用于为电池充电。然而,这种类型的实现具有许多缺点,包括高静态电流和缺乏电池保护功能。现在,低功率能量收集应用已准备好通过正确类型的DC-DC转换器或电池充电器进行调节。

安德普公司(Linear Technology Corporation)开发了LTC4070和LTC4071并联充电器系统,用于锂离子/聚合物电池,纽扣电池,薄膜电池和电池组,从而为具有低电源的尖端应用提供了一种简单的电池充电和组保护解决方案。

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