大容量磷酸鐵鋰電池需要大功率充電器

圖 1：LTC4156 的典型應(yīng)用電路

TO SYSTEM LOAD：至系統(tǒng)負(fù)載

由于節(jié)省功率，所以 LTC4156 允許輸出負(fù)載電流超過(guò)輸入電源吸取的電流，從而能最大限度地利用可用功率給電池充電，而不會(huì)超出輸入電源供電規(guī)格。例如，當(dāng)用 5V/2A 交流適配器供電、可用功率為 10W 時(shí)，該 IC 的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器能高效率傳送超過(guò) 85% 的可用功率，提供高達(dá) ~2.4A 的充電電流，并能更快速地充電。與普通開(kāi)關(guān)電池充電器不同，LTC4156 具備即時(shí)接通工作能力，以確保甚至在電池已深度放電時(shí)，一插上插頭系統(tǒng)就可以供電。由于支持 USB OTG (On-the-Go)，所以無(wú)需任何額外的組件，就能反過(guò)來(lái)向 USB 端口提供一個(gè) 5V 電源。

LTC4156 的自主全功能單節(jié)磷酸鐵鋰電池充電器能提供高達(dá) 3.5A 的充電電流，具備 15 種用戶可選的充電電流設(shè)置。該充電器包括自動(dòng)再充電、壞電池檢測(cè)、可編程安全定時(shí)器、熱敏電阻控制的溫度合格的充電、可編程充電結(jié)束指示 / 終止以及可編程中斷。LTC4156 采用扁平 (0.75mm) 28 引腳 4mm x 5mm QFN 封裝，在 -40°C 至 125°C 的溫度范圍內(nèi)工作有保證。

高效率內(nèi)部開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器

LTC4156 的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器工作起來(lái)像一個(gè)變壓器，允許 VOUT 端的負(fù)載電流超過(guò)輸入電源吸取的電流，而且與典型線性模式充電器相比，充分利用可用功率給電池充電的能力得到了極大的改善。前述例子說(shuō)明，LTC4156 可以怎樣以高達(dá) 3.5A 的電流高效地充電，從而實(shí)現(xiàn)了更快的充電速度。與普通開(kāi)關(guān)電池充電器不同，LTC4156 具備即時(shí)接通工作能力，以確保甚至在電池沒(méi)電或已深度放電時(shí)，一插上電源就可向系統(tǒng)供電。

圖 2：LTC4156 VOUT 效率隨負(fù)載電流變化的曲線

EFFICIENCY：效率

Switching Regulator Efficiency：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器效率

LOAD CURRENT：負(fù)載電流

對(duì)電池而言更安全

在對(duì)電池快速充電時(shí)，監(jiān)視電池的安全性是很重要的。當(dāng)電池溫度降至低于 0°C 或升至高于 60°C 時(shí) (如一個(gè)外部負(fù)溫度系數(shù)的 NTC 熱敏電阻所測(cè)得的那樣) ，LTC4156 會(huì)自動(dòng)停止充電。除了這一自主性功能，LTC4156 還提供一個(gè)擴(kuò)展標(biāo)度的 7 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) ，以憑借約 1°C 的分辨率監(jiān)視電池溫度 (參見(jiàn)圖 3) 。這個(gè) ADC 與 4 個(gè)可用的浮置電壓設(shè)置和 15 個(gè)電池充電電流設(shè)置相結(jié)合，可用來(lái)建立基于電池溫度的定制充電算法。

圖 3：7 位熱敏電阻 ADC 顯示預(yù)置的 LTC4156 溫度跳變點(diǎn)

Temperature：溫度

ADC Code：ADC 代碼

可通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的兩線 I2C 接口讀取 NTC ADC 的結(jié)果，從而能對(duì)充電電流和電壓設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。該通信總線允許 LTC4156 指示額外的狀態(tài)信息，例如輸入電源狀態(tài)、充電器狀態(tài)和故障狀態(tài)。由于支持 USB On-The-Go，所以無(wú)需任何附加組件，就能反過(guò)來(lái)向 USB 端口提供一個(gè) 5V 電源。

對(duì)平板電腦或工業(yè)條碼掃描器等很多便攜式應(yīng)用來(lái)說(shuō)，管理兩個(gè)輸入 (例如 USB 和交流適配器)足夠了。不過(guò)，便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)師一直在不斷尋求用任何可用電源給電池充電的方式。LTC4156 的雙輸入、優(yōu)先級(jí)多工器根據(jù)用戶定義的優(yōu)先級(jí) (缺省優(yōu)先級(jí)為適配器輸入) ，自主地選擇最合適的輸入 (交流適配器或 USB)。過(guò)壓保護(hù) (OVP) 電路同時(shí)保護(hù)兩個(gè)輸入，以免受到意外加上的高壓或反向電壓引起的損壞。LTC4156 的理想二極管控制器保證，即使輸入功率不充足或不存在，也總是可以向 VOUT 提供充足的功率。為了在設(shè)備連接到一個(gè)處于暫停模式的 USB 端口時(shí)，最大限度地減少電池泄漏，在 VBUS 和 VOUT 之間放置了一個(gè) LDO， 以向應(yīng)用提供可允許的 USB 暫停電流。為了消除制造和銷售階段的電池泄漏，“裝運(yùn)及貯存”特性將已經(jīng)很低的電池備用電流進(jìn)一步降至幾乎為零。

最后，LTC4156 與 LTC4155 鋰離子版本是引腳和組件完全兼容的，從而無(wú)需重新大面積安排電路板，就可以靈活方便地在最后一分鐘更換不同化學(xué)組成的電池。