介绍

为了节省空间和提供更长的电池运行时间，许多高性能笔记本电脑支持双可更换电池，每个电池舱可以容纳电池或可选的外围设备。两块电池显然比一块电池好，比一块电池的运行时间更长，但它们到底好多少呢?答案是，两块电池的性能比一块电池的两倍还要好。诀窍在于同时充电和放电两个电池，而不是传统的简单的顺序方法。

虽然多电池同时充放电系统比顺序系统更难实现，但双电池并行充放电可以显著缩短充电时间并延长运行时间。LTC1960通过将所有难以设计的充放电控制功能放在一个封装中，解决了许多设计复杂性，使双电池管理系统的实施成为可能，适用于各种应用。除了控制电池同时充电和放电外，它还控制两个电池，墙壁适配器和设备的DC/DC转换器之间的所有PowerPath 切换，另外它还包括许多电路保护功能。图1显示了一个典型应用程序的框图。

LTC1960由两个控制器组成:PowerPath控制器管理来自两个电池和直流输入电源的电力输送，而充电控制器管理对电池充电。

PowerPath控制器的核心是理想的二极管电路，可以在电池之间进行精确的电压跟踪。理想的二极管电路使用相同的MOSFET晶体管来打开和关闭电源，并使它们像二极管一样工作，但没有功率损失或电压降变化作为电流的函数。电压损耗，因此功率损耗，通常减少了30的因数在肖特基二极管。高速比较器监测反向电流条件并在微秒内关闭mosfet。欠压检测器监视负载电压的突然损失，并在10微秒内打开所有电源，无需主机干预。主机还可以在CPU过压或任何其他系统级危机的情况下，通过高速关机输入在紧急情况下关闭PowerPath。最后，还有一个基于时间和电流的组合短路保护系统，可以保护功率路mosfet在短路时免受破坏。

充电器控制器采用同步整流，具有0.5V低差能力和99%的最大占空比。提供系统级精度为±0.8%的11位电压DAC以及5%系统精度的10位电流DAC。具有从毫安到安培的编程能力，在低电流下保持良好的电流精度是一个挑战。LTC1960充电器通过在低电流模式下提供可选的脉冲充电解决了这个问题。专利的输入电流限制最大限度地提高了充电率，而最终产品的操作，而不会过度使用墙壁适配器。IC的5%精度电流限制允许用户准确地调整墙壁适配器的尺寸，避免过度设计和更高的成本。过压比较器检测到电池突然断开并关闭充电器，直到过压条件被清除。

自动电流共享

LTC1960不控制电流流入和流出每个电池，因为他们是充电和放电。理想的二极管特性有助于优化电池充电时间，允许电池自己控制电流共享。这是因为每个电池的容量或安培小时额定值决定了电流如何共享。电流只是根据电池额定容量的比例进行划分。自动控制电流允许两个电池在同一时间达到完全充电或完全放电点。

同时放电增加运行时间

在大电流的漏极应用中，两个电池并联放电的运行时间是单个电池的两倍多(见图2)。当两个电池平均分担负载电流时，每个电池的电流减半，因此电池内部I2R功率损耗减少了四分之一。这种内部电池电量损失的减少可以延长运行时间，增加12%或更多。

更快的充电时间与第二个电池

LTC1960可以在给一块电池充电的时间内给两块电池充电，而不必创建单独的充电电路。与使用恒流(CC)模式的电池相比，使用恒压(CV)模式的电池在充电结束时需要很长时间才能达到满容量。具体来说，锂离子电池在充电周期的前半段充电到其容量的85%左右，后半段充电到剩余的15%。

如果两个电池在CV阶段同时接受充电电流，结果可以减少25%的总充电时间。另外，在CC充电阶段可以节省25%或更多的时间，在此阶段，电池的自动电流共享允许以相对于单个电池更高的电流速率充电。总而言之，相对于顺序充电方法，可以减少约50%的充电时间，如图3所示。

自动危机电源管理

PowerPath控制的一个重要特性是能够处理负载的突然断电。LTC1960通过监测由墙壁适配器、电池1和电池2组成的所有三个电源的功率求和点上的电压来管理电源。如果负载有功率损失，一个可编程电压比较器检测到它，并在它失效之前立即将所有三个源连接到负载。这种状态被称为3二极管模式(3DM)。电压最高的电源将承担负载，多源电流共享成为可能。理想的二极管电路防止能量从任何电源转移到任何其他电源。系统可以连续保持在3DM模式，使LTC1960插入电路成为可能，而不必担心控制接口或编程-只需即插即用。

结论

LTC1960代表了芯片上第一个完整的双电池充放电系统解决方案。它降低了解决方案成本、开发时间、PCB空间和零件数量，同时提供了更多的控制、安全性和自动危机管理，相对于当今任何其他可用的解决方案。与主机微控制器相结合，它具有在用户专有和基于智能电池的应用程序中工作的灵活性。LTC1960可以完成的限制完全取决于控制IC的软件。