2A超級電容器充電器平衡和保護便攜式應用中的超級

一種簡單的解決方案

LTC4425 是凌力爾特的兩節(jié)超級電容器充電器系列的新器件，用于在便攜式和數(shù)據(jù)存儲應用中滿足大峰值功率、數(shù)據(jù)備份和“謹守最后一刻” 應用的需求。該器件采用具熱量限制的線性恒定電流、恒定電壓架構，用鋰離子/聚合物電池、USB 端口或 2.7V 至 5.5V 電流受限電源將兩節(jié)串聯(lián)的超級電容器充電至可編程的輸出電壓。LTC4425 有兩種工作模式：充電電流曲線 (通常) 模式和 LDO 模式。充電電流曲線模式用隨輸入至輸出壓差反向變化的充電電流，將超級電容器組中的頂端電容器充電至輸入電壓 V_IN，而 LDO 模式以固定充電電流將電容器組中的頂端電容器充電至外部設定的輸出電壓，該固定充電電流也是外部可編程的。充電電流可用電阻器編程至 2A (3A 峰值)，而且每個電容器都受到內部分路器保護以免過壓損壞 (2.45V/2.7V 可選)。該 IC 內置的電流受限的理想二極管具有極低的 50mΩ 導通電阻，以防止 V_IN 向后驅動，并使該器件適合于多種大峰值功率電池及 USB 供電設備、工業(yè) PDA、便攜式儀表和監(jiān)視設備、功率計、超級電容器備份電路以及 PC 卡/USB 調制解調器。

LTC4425 的自動容量平衡功能保持兩節(jié)電容器有相等的電壓，從而無需容量平衡電阻器，同時保護每節(jié)超級電容器免受過壓損壞，并最大限度地降低電容器上的漏電流。當輸出電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)時，該 IC 以非常低的 20uA 靜態(tài)電流工作，而且停機時僅從 V_IN 和 V_OUT 兩者之中較高的一個吸取 2uA 電流。基本充電電路僅需要 6 個外部組件，是非常緊湊的。其他關鍵特點包括一個 V_IN 電源失效指示器以及通過 PROG 引腳連續(xù)監(jiān)視 V_IN 至 V_OUT 的電流。額外的保護功能包括：在溫度過高情況下降低充電電流和熱量限制；V_IN 至 V_OUT 電流限制。

LTC4425 采用兩種緊湊、耐熱增強型封裝：12 引線、扁平 (高度僅為 0.75mm) 3mm x 3mm DFN 封裝；12 引線 MSOP 封裝。該器件在 -40°C 至 125°C 結溫范圍內工作。

圖 1：LTC4425 方框圖/應用電路

LDO 模式

在 LDO 模式時，通過 FB 引腳用一個外部電阻分壓器網(wǎng)絡設定輸出電壓 (V_OUT)，該分壓器網(wǎng)絡由 RFB1 和 RFB2 組成，而充電電流通過 PROG 引腳用一個外部電阻器 RPROG 設定。參見圖 2 中所示的方框圖。充電器控制電路由一個恒定電流放大器和一個恒定電壓放大器組成。當啟動該 IC 以給一個已放電的超級電容器組充電時，最初恒定電流放大器起控制作用，并伺服 PROG 引腳電壓至 1V。通過 PROG 電阻器的電流乘以約為 1,000 的檢測 MOSFET (MPSNS) 和功率 MOSFET (MPSW) 之比，以給超級電容器組充電。當輸出電壓 V_OUT 接近設定值時，恒定電壓放大器接管控制權，而且如果有必要則減少充電電流，以保持 FB 引腳電壓等于一個 1.2V 的內部基準電壓。因為 PROG 引腳電流始終約為充電電流的 1/1,000，所以 PROG 引腳電壓持續(xù)指示實際充電電流，即使在恒定電壓放大器起控制作用時也是如此。