便携式电源产品中的电池充电器发展趋势 ━━ 高功率和宽范围输入

多种输入电源
诸多原因导致用户希望从多种输入电源来给电池充电。某些应用有可能需要脱离电网并指望由太阳能板来供电。其他的应用则希望拥有能够从墙上适配器、汽车电池或者高电压工业或电信电源进行充电的便利。不管是什么原因，这种要求都给电池充电系统施加了一个沉重的负担。大多数电池充电器均利用一种降压 (开关或线性) 架构从一个高于最大电池电压的电压电源来给电池充电。早先的充电器产品通常被限制于大约 30V 的输入电压。此类局限性导致设计人员无法考虑将电信电源作为可行的输入电源，或者采用具有 42V 开路电压的太阳能板。在某些场合中，期望输入电源的电压范围既会升至电池电压以上也会降至电池电压以下。设计旨在应对上述难题的解决方案通常需要整合高精度的电流检测放大器、ADC、用于控制充电操作的微处理器、高性能的 DC/DC 转换器以及理想二极管或多路复用电路。凌力尔特公司推出了一款更加优越的解决方案。

功能强大且拥有无可比拟之灵活性的充电解决方案
LTC4000 可将任何在外部补偿的 DC/DC 电源转换为一个全功能的电池充电器，并具有 PowerPathTM 控制功能。LTC4000 能够驱动的常用DC/DC 转换器拓扑结构包括 (但不限于) 降压、升压、降压-升压、SEPIC 和反激式。该器件提供了精准的输入电流和充电电流调节，并可在一个 3V 至 60V 的宽输入和输出电压范围内运作，因而与多种不同的输入电压电源、电池组尺寸和化学组成相兼容。由于这款器件采用了通用型配置，因此其典型应用范围十分广泛，包括高功率电池充电器系统、高性能便携式仪器、电池后备系统、配备电池的工业设备以及笔记本电脑 / 小型笔记本电脑等。

除了可支持多种不同的 DC/DC 拓扑结构之外，LTC4000 的高电压能力还使其能够利用几乎任何输入电源来形成功能强大的电池充电解决方案。为了确保来自这些输入的功率能输送至合适的负载，LTC4000采用了一种智能 PowerPathTM 拓扑结构，当输入功率有限时，该拓扑结构将优先向系统负载供电。LTC4000 通过控制外部 PFET 来提供低损耗反向电流保护、电池的低损耗充电和放电以及"即时接通型"操作，以确保在插入电源时可立即获得系统功率，即使所采用的是一个失效的电池或深度放电的电池也不例外。外部检测电阻器可提供输入电流和电池充电电流信息，从而使得 LTC4000 能够与功率范围从几毫瓦到几千瓦的转换器一起使用。

LTC4000 的全功能电池充电控制器可对多种电池化学组成进行充电，包括锂离子电池 / 锂聚合物电池 / 磷酸铁锂电池、密封铅酸电池 (SLA) 和镍电池等。另外，电池充电器还具有高精度的电流检测功能，可为高电流应用提供较低的检测电压。

结论
新式便携产品的设计师从事着极富挑战性的工作 ━━ 特别当其面对电源时。客户不断地追逐需要消耗更多功率的功能，因而必需使用更大的电池。与此同时，客户还希望拥有从几乎所有的可用电源来给这些电池充电的便利。虽然便携式电源的上述发展趋势带来了设计难题，但 LTC4155 和 LTC4000 则使设计工作大为简化。在低电压系统中，LTC4155 可高效提供高达 3.5A 的充电电流，并具有诸多高性能特性。LTC4000 能够利用几乎任何输入来实现一款功能强大的充电解决方案，且拥有无与伦比的性能及灵活性。


图 1：LTC4155 的典型应用电路

图 2：LTC4155 的典型效率

图 3：LTC4000 60V 降压型转换器应用采用 10A、48V 至 10.8V 降压型转换器充电器给三节磷酸铁锂电池 (LiFePO4) 充电