电池充电器独特的输入调节环路 简化太阳能电池板最大功率点跟踪

节能和具低静态电流的停机模式

LT3652 有一个门限精确的停机引脚，允许利用一个电阻器分压器简单地实现欠压闭锁功能。当处于低电流停机模式时，LT3652 仅从输入电源吸取 15µA 电流。通过使用一个连接到该器件 NTC 引脚的热敏电阻器来监视电池温度，该 IC 还支持温度合格的充电。该器件有两个二进制编码的集电极开路状态引脚，显示了 LT3652 电池充电器的工作状态、/CHRG 和 /FAULT。这些状态引脚可驱动 LED，以发出可视的充电器状态信号，或可用作面向控制系统的逻辑电平信号。

简单的太阳能供电电池充电器

图 2 显示了一个具电源通路管理的 2A 两节 LiFePO4 电池充电器。当太阳能电池板照明不充分时，这个电路从电池向系统负载供电，而当太阳能电池板能提供系统负载所需功率时，就直接从太阳能电池板供电。输入电压调节环路针对具 17V 峰值功率输入的太阳能电池板而设定。该充电器采用 C/10 终止，因此当所需电池充电电流降至低于 200mA 时，充电电路就被停用。这个 LT3652 充电器还用两个 LED 来提供状态和故障信号。这些二进制编码的引脚发出电池充电、备用或停机模式信号以及电池温度故障和坏电池故障信号。


图 2：一个具 17V 峰值功率跟踪和面向两节 LiFePO4 电池的 2A 太阳能电池板电源管理器

输入电压稳定点用太阳能电池板输出与 VIN_REG 引脚之间的电阻器分压器设定。当太阳能电池板的输出向 17V 急剧下降时，就降低最大输出充电电流，该 17V 对应于 VIN_REG 引脚的 2.7V。这个伺服环路就是这样动作，以动态地将充电器系统的功率需求降至太阳能电池板能提供的最大功率，从而保持了太阳能电池板的电能利用率接近 100%，如图 3 所示。


图 3：17V 输入电压调节门限对太阳能电池板峰值功率的跟踪程度超过 98%

希望效率更高? 用隔离 FET 取代隔离二极管

在电池电压高于 4.2V 时使用 LT3652，需要一个隔离二极管。这个二极管两端的压降产生了功率损耗项，降低了充电效率。如图 4 所示，用一个 P 沟道 FET 取代该隔离二极管，就可以极大地降低这一功率损耗项。

图 4：一个 2A 的三节 LiFePO4 充电器用 P 沟道 FET 实现输入隔离以提高大电流充电效率

图 4 所示是一个具 10.8V 浮置电压的 3 节 LiFePO4 2A 充电器。这个充电器具 14.5V 输入电压调节门限，且当 VIN ≥ 13V 时，由 SHDN 引脚启动。充电周期终止是由 3 小时的定时器周期控制的。隔离二极管在使用时，通常与输入电源串联，以实现反向电压保护，该隔离二极管被一个 FET 取代了。另外，用一个 10V 的齐纳二极管实现箝位，以防止超过 FET 的 VGS 最大值。如果规定的 VIN 范围没有超过输入 FET 的 VGS 最大值，那么这个箝位就不需要。

在正常充电周期 (ICHG > C/10) 的大电流充电期间，/CHRG 状态引脚保持为低电平。在如图 4 所示的充电器中，这个 /CHRG 信号用来将隔离 FET 的栅极拉低，从而实现了一个低阻抗电源通路，这个通路没有隔离二极管压降，可提高转换效率。图 5 显示，与采用肖特基隔离二极管工作时相比，增加这个隔离 FET 使效率提高了 4%。

图 5：当采用 15V 输入对 10.8V 三节 LiFePO4 电池充电时，肖特基隔离二极管与隔离 FET 的效率比较

如果该定时器用来实现终止，那么一旦达到 < C/10 的充电电流，该 FET 的本体二极管就提供一个传导通路，/CHRG 引脚就变成高阻抗。如果需要，那么肖特基隔离二极管可以留下来，与该隔离 FET 并联，以在定时器控制的充电周期的 Top-Off 部分提高转换效率。将 FETKEY 作为隔离组件使用，还提高了 Top-Off 效率。

害怕黑暗? 用一个理想二极管实现弱光应用

当 LT3652 在有效充电时，该 IC 给开关环路提供一个内部负载，以确保在所有条件下都实现闭环工作。无论何时，只要充电周期有效，就让 BAT 引脚吸收 2mA 电流，这样就可以提供这一内部负载。在太阳能电池板供电的电池充电器中，弱光情况可能使输入太阳能电池板的电压急剧下降至低于输入调节门限，从而使输出充电电流降至零。如果在这种情况下 (即电池板电压保持高于 UVLO 门限) 充电器保持启动状态，那么内部的电池负载就导致电池出现净的漏电流。显然这不是所希望的，幸运的是，通过采用一个单向传递组件，以防止电流从电池回流，就可以消除这种情况。

凌力尔特公司制造了一款高效率传递组件 IC，即 LTC4411 理想二极管，该器件的有效正向压降接近零。由于在传导时该器件的正向压降极低，所以对充电器的总体效率和最终浮置电压的影响是微不足道的。

图 6 所示是一个 LT3652 太阳能供电电池充电器，该充电器利用一个 LTC4411 理想二极管 IC 实现了弱光反向保护。在弱光情况下，如果电池板的电压急剧下降至低于输入调节门限，那么 LT3652 就将电池充电电流降至零。在输入电压保持高于 UVLO 门限的情况下，该充电器保持启动，但停留在零充电电流状态。LT3652 试图使 BAT 引脚吸收 2mA 电流，不过，LTC4411 防止电池的反向传导。

图 6：具理想二极管输出传递组件和太阳能供电的 2A 锂离子电池充电器；LTC4411 理想二极管 IC 在弱光情况下防止反向传导