大胆自信地提供线性充电器以前不曾提供的功能
背景信息
开关模式电池充电器因为拓扑具有灵活性,可以给多种化学组成的电池充电,提供很高的充电效率以最大限度减少热量并实现快速充电,还可提供范围很宽的工作电压,所以可在很多应用中。然而,开关充电器也有一些缺点,包括成本相对较高、基于电感器的设计比较复杂、可能产生噪声以及解决方案占板面积比较大。另一方面,传统线性拓扑电池充电器常常因占板面积紧凑、简单和成本较低而受到重视。传统线性充电器的缺点包括:输入和电池电压范围有限;电流消耗相对较大;功耗过高;充电终止算法有限;效率相对较低(效率约为[VOUT/VIN] x100%)。由于上述优点,过去一直用开关模式充电器给新式铅酸(LA)电池、无线电源、能量收集、太阳能充电、远程传感器以及嵌入式汽车应用供电。不过,现在有机会出现一种超低电流消耗、高压线性电池充电器,这并没有一般线性充电器有关的缺点。
尖端应用需要更有效的线性充电器
能够从创新性、高压和超低静态电流线性充电器受益的一些尖端应用领域包括:
●低充电电流的密封铅酸(SLA)电池应用。SLA电池的宽温度范围对很多远程传感器/控制应用都是有益的。这类远程应用功率通常非常低,不需要快速充电,因此可以使用低充电电流,这类应用仅需要保持电池充电完成。
●就无线电源而言,充电是在非常低的功率水平上进行的,典型情况下低于100mW。
●在具备任何微型功率电源的能量收集应用中,低静态电流都是必须的,以避免与下游负载争夺电流。
●太阳能充电从太阳能电池板和电池获得电压,电压变化范围很宽。就低功率应用而言,线性充电器能够很好地工作。
●用于监视或控制的远程传感器一般用于低功率工业应用,其电池主要用于备份。因此,充电时间不重要,视具体应用的不同而不同,输入/电池电压的变化范围很宽。在这类应用中,低IQ线性充电器很适合。
●嵌入式汽车应用的输入电压 》30V,有些甚至更高。例如,起防盗威慑作用的GPS定位系统。线性充电器的典型电压为 12V 至两节串联锂离子电池电压 (典型值为7.4V),对更高电压具备增强保护功能,因此对这类应用而言是很有用的。
新的线性充电器解决方案#e#
新的线性充电器解决方案
显然,适合上述应用、能够解决相关问题的线性拓扑IC充电解决方案需要具备多项以下属性:
●低静态电流 ── 从功率不足/间歇性的输入电源向电池传送的能量越多,就越能降低功耗。另外,当充电已经终止、输入不存在时,低电池IQ也能延长电池寿命
●宽输入电压范围以容纳各种电源
●宽电池充电电压范围以应对多种电池组
●能够给多种化学组成的电池充电 (锂、铅酸、镍电池等)
●简便自主地工作,具备内置充电终止 (μC)
●适用于太阳能输入电源的输入电压调节
●占板面积很小且扁平解决方案
●先进的封装以提高热性能和空间效率
幸运的是,凌力尔特不久前推出的LTC4079($2.8500)线性电池充电器已经具备了大部份这些属性。LTC4079是一款60V、恒定电流/恒定电压250mA电池充电器,适用于多种电池化学组成,静态电流很低 (充电时仅为4μA),其线性拓扑提供简单的无电感器设计,接受2.7V至 60V的宽输入电压范围。可用电阻编程的1.2V至60V电池充电电压范围和严格的±0.5%电压准确度以及内置可调充电终止使LTC4079适合很多电池化学组成,包括锂离子/聚合物、磷酸铁锂 (LiFePO4)、镍和铅酸化学组成。可通过一个外部电阻器在10mA至250mA范围内调节充电电流,与同类充电器不同,该器件以低充电电流保持高准确度。用为数不多的几个外部组件可以给3级铅酸电池充电,同时LTC4079相对低的充电电流使其更加适合给铅酸电池进行浮置充电。类似地,由于没有采用镍电池快速充电终止算法,因此镍电池仅能够用LTC4079进行涓流充电。应用包括嵌入式汽车和工业系统、备份电池充电、能量收集应用和基于薄膜电池的产品。
LTC4079的输入电压调节功能可将IN引脚调节至一个恒定电压,或调节为以恒定电压差高于电池电压。这些功能可用来防止电流受限电源 (例如电量不足的电池或太阳能电池板) 的输入电压急剧下降至低于欠压闭锁(UVLO)电压。在输入电压下降至设定门限的过程中,充电电流也随之下降。这种调节机制允许基于电池要求选择充电电流,同时使LTC4079能够照顾到输入电源不能按设定提供满充电电流的情况。
图1:LTC4079给7.4V锂离子电池充电的典型应用电路图
LTC4079 的热量调节功能确保在无过热风险的前提下,达到规定的最大充电电
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