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使用可充电镍镉电池的完整电池备份解决方案

来源:analog 发布时间:2023-10-18

摘要: 电池供电的系统,包括笔记本电脑、个人数字助理(pda)和便携式仪器,需要备用系统在更换主电池时保持内存的活力。

电池供电的系统,包括笔记本电脑、个人数字助理(pda)和便携式仪器,需要备用系统在更换主电池时保持内存的活力。最常见的解决方案是使用昂贵的、不可充电的锂电池。这种解决方案需要进行低电量检测,需要访问电池,并且会导致无意中取出电池。LTC1558电池备用控制器通过允许使用单个低成本的1.2V可充电镍镉(NiCd)电池来消除这些问题。LTC1558有一个内置的快速/涓流模式充电器,当主电源存在时为NiCd电池充电。

图1显示了LTC1558-3.3为LTC1435同步降压开关稳压器提供备用电源的典型应用电路。备用电路组件由NiCd电池、R11-R14、C11-C12、L11和Q11组成。SW11和R15提供软复位或硬复位功能。


图1所示 LTC1558作为备用系统,LTC1435作为主系统调节器

正常模式(主电池操作)

正常工作时,LTC1435由主电池供电,主电池的电压范围为4.5V ~ 10V(如2串联或2串联× 2并联锂离子电池组等),产生3.3V的系统输出。LTC1558工作在备用模式下。在待机模式下,LTC1558 BKUP(备份)引脚拉低,p通道MOSFET Q11导通。NiCd电池通过连接在LTC1558的V(CC)和SW引脚之间的15mA电流源快速充电。一旦NiCd电池充满电(根据LTC1558的气表计数器),LTC1558涓流充电NiCd电池。R14根据公式I((涓流))= 10·(V(NiCd) - 0.5)/R14设定涓流电流。涓流充电电流被设置为克服镍镉电池的自放电电流,从而保持电池的完全充电。

备份方式(备份电池操作)

主电池电压通过电阻分压器R11-R12按比例降低,并由LTC1558通过FB引脚监测。如果FB引脚上的电压低于内部1.272V参考电压7.5%(由于主电池放电或更换),则系统进入备用模式。在备用模式下,LTC1558的内部开关和L11形成同步升压转换器,在V(BAK)处产生稳压4V。LTC1435在此电源电压下工作,产生3.3V输出电压。BKUP引脚被R13拉高,Q11关闭,使其主体二极管反向偏置。BKUP引脚也提醒系统微处理器。C11是一个47µF电容,提供低阻抗旁路来处理升压转换器的瞬态负载电流;否则,NiCd电池内部电阻上的电压降将激活LTC1558的欠压锁定功能。表1显示了V(FB) vs V(BAK)电压的几个值。图2显示了3.3V输出与NiCd电池电压的最大输出功率。当NiCd电池电压大于1V时,输出功率可达100mW以上。图3显示了使用三洋Cadnica N-110AA电池(容量为110mAhrs的标准系列)的备份时间与3.3V负载电流的关系。3.3V输出功率小于80mW,可实现1小时以上的备用时间。


图2   3.3V输出功率vs备用电池电压


图3 备份时间vs 3.3V输出负载电流

表1 V(FB)和V(BAK)电压
相对低于V(REF) %V的百分比(REF)V(神奇动物)V (BAK)
-0%100%1.272 v4.332 v
-6%94%1.196 v4.073 v
-7.5%92.5%1.177 v4.008 v

从备份模式恢复到正常模式

当一个新的主电池组插入系统时,Q11的主体二极管正向偏置。一旦FB引脚的电压增加到低于V(REF)的6%以上,升压转换器被禁用,系统返回到正常模式。BKUP引脚拉低并打开Q11。这使得新的电池组可以为LTC1435提供输入电源。LTC1558现在通过内部充电器和气体计计数器准确地补充从镍镉电池移除的电荷量。

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