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功能丰富的电池充电器,管理两个电池充电和母线电压调节

来源:analog 发布时间:2024-01-02

摘要: LTC1980是一种单器件解决方案,可同时管理电池充电和产生调节系统母线电压。

到目前为止,便携式设备中的电源管理需要混合主要组件来实现电池充电和产生系统供电电压的基本功能。典型的解决方案至少需要两个主要设备(以及相关的外部组件):一个充电器IC用于给电池充电,另一个IC用于从不断变化的电池电压中提供可调节的系统总线电压。LTC1980是一种单器件解决方案,可同时管理电池充电和产生调节系统母线电压。

强大的功能

简单来说,LTC1980控制交流适配器、电池和系统总线之间的功率流。基本的LTC1980电路是一个同步反激变换器。在这样的配置中,功率可以通过转换器以任何一种方式流动,这一事实被利用来对电池充电或放电,这取决于系统的功率需求。

电池充电器部分的LTC1980是一个全功能,恒流,恒压,锂离子充电器与定时器终止。LTC1980可以设置为1或2电池,以及4.1V或4.2V化学。这种开关模式充电器在很宽的输入电压范围内保持高效率。反激拓扑允许任何输入电压产生任何输出电压,不像降压或升压拓扑充电器要求输入电压始终高于或始终低于电池电压。

充电(交流电源)

如果交流适配器存在并且有足够的电压,那么LTC1980进入充电模式。在充电模式下,电源从适配器流向系统总线和电池。充电器采用恒流恒压算法,适用于锂离子电池。深度放电的电池以小电流涓流充电,直到电池电压超过涓流充电阈值,此时开始全电流充电。充电器的开关模式操作通常保持效率在80%以上,这导致与线性充电器相比产生更少的热量。适配器电源也通过线性稳压器直接流向系统总线。线性变换器的效率仅仅是系统母线电压与适配器电压的比值,因此,如果适配器电压接近所需的系统母线电压,则损失最小。


图1所示。典型应用于单个锂离子电池。

放电(电池模式)

当适配器输入下降,使系统总线电压要求不能再满足时,LTC1980切换到稳压模式。在这种模式下,LTC1980不再作为电池充电器。相反,它起到了电池放电的作用。电源从电池“反向”流向线性调节器。输入到线性稳压器的反激电路的输出电压应尽可能低,以便最大限度地提高效率和电池的运行时间。电池到系统母线电压转换的效率可高达88%。

线性调节器

使用外部P-FET作为通通元件的低压差稳压器调节系统母线电压。线性调节器从交流适配器的输出中获取其功率。当交流适配器电压接近系统母线电压时,线性稳压器的耗散最小。当系统处于电池放电模式时,输入到线性稳压器的电压是同步反激变换器的输出。该电压应设置为仅高于所需输出电压的百分之一或百分之二(允许通过元件中的IR下降)。这可以防止栅极驱动器饱和到通过元件,并有助于瞬态恢复。

图1为单个4.1V锂离子电池充电的典型应用电路。适配器电压可以从4V到9V变化,展示了反激拓扑的一个关键优势。图2和图3显示了从电池充电(适配器存在)到调节器模式(电池放电)转换过程中的电池电流和适配器电压。线性稳压器上的负载为200mA,由电池或适配器支持。当适配器存在时,电池以约650mA充电。一旦墙壁适配器被移除,电池就会放电,因为功率会通过同步反激转换器回流,以支持线性调节器上的200mA负载。


图2。适配器电压和电池电流(适配器拆卸)。


图3。适配器电压和电池电流(适配器插入)。

结论

LTC1980同时管理电池充电和系统电压调节,这通常是两个独立器件及其相应外部电路的工作。这一特点与LTC1980的设计也允许电池电压高于或低于适配器电压的事实相结合,大大简化了将电池和适配器集成到便携式设备中的任务。

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