電池充電器應用中的充電電流調製

LTC4012是一款非常受歡迎的多化學組成電池充電器,可用於多種不同應用。這款控制器為用戶提供柵極驅動器、電流檢測輸入、溫度合格的充電和多個信號輸出。 數據手冊還詳細說明了一系列有用的功能。其中之一是在正常工作期間改變或調製充電電流的功能。這一功能主要用於輸入電流受限的系統。一個很好的例子是由壁式適配器供電的計算機系統,其適配器的功率和電流能力有限。然而,CPU和內存可能需要佔用很大一部分限值。顯然,在這種情況下,降低電池充電電流以滿足CPU的需求是個明智的選擇。充電電流的編程通過以可變佔空比的信號控制外部晶體管來實現(見圖1),圖示集成了“編程PWM電流”電路。本文旨在建立充電電流隨控制信號佔空比成線性變化的區域。

电池充电器应用中的充电电流调制

圖1. 採用充電電流PWM的LTC4012鋰離子電池充電器的電原理圖電路說明和功能

圖1中的解決方案包括LTC4012電池充電器以及由MOSFETS Q1、Q2、電感器L1和輸入輸出濾波電容組成的功率鏈路。在電源故障或掉電的情況下,MOSFET Q3將充電器與輸入線路斷開,MOSFET Q4則將電池連接到負載。通過低功耗MOSFET Q5的柵極提供的控制脈衝信號佔空比,調製流至電池BAT的充電電流。

基於LTC4012的充電器用於測試不同的電池和充電電流水平。 有效充電電流值與控制脈衝信號的佔空比呈線性變化的區域位於15%至80%佔空比之間。如果佔空比超過80%,充電電流逐漸減小,不再增大;反之,如果佔空比低於15%,則充電電流急劇下降。 圖2示出了這一點,顯示了施加於晶體管Q5柵極的控制脈衝佔空比在15%至80%之間的完美線性區域。

电池充电器应用中的充电电流调制

圖2. 最大充電電流為3.3A和5.0A時,充電電流隨PWM佔空比變化的圖形編程充電電流電阻值的計算

考慮到PWM最大佔空比的限制為80%,圖1中確定充電電流的電阻可按照以下表達式來計算:

其中,RSENSE是電池電流檢測電阻。

RP是佔空比為80%時RMAX和RPROG並聯連接的總阻抗電池充電器應用中的充電電流調製

RPROG是連接至Q5的電阻,由佔空比可變的50kHz脈衝切換。

對於最大充電電流為3.3A的鋰離子電池而言,假設RMAX為511k?6?8,RIN為3.01k?6?8,最大佔空比為80%,則計算可得RSENSE為0.03?6?8,RPOG為23.7k?6?8。圖2顯示了此電池的充電電流隨控制脈衝佔空比而變化的功能。此外,還測試了最大充電電流為5.0A的另一款電池(RSENSE 0.02?6?8,RPOG 23.7k?6?8),請參見圖2所示充電電流隨佔空比變化的圖形。


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