通用電池充電器

設計電池充電器的第一步是選擇電池充電器 IC來自廣闊領域的可用解決方案。為了做出明智的決定， 設計團隊必須首先明確定義電池參數（化學， 細胞計數等）和輸入參數（太陽能、USB 等）。團隊必須 然后搜索適合輸入和輸出參數的充電器，比較 大量數據表，以確定最佳解決方案。選拔 流程應允許團隊為應用程序選擇最佳解決方案， 當然，直到設計參數發生變化，此時：回到 數據表。

如果可以完全跳過此步驟會怎樣？如果設計師可以 專注于應用解決方案，將電池充電器IC視為黑色 當需要生產工作時，用真正的IC填充盒子 溶液？那時，設計師只需將手伸到架子上即可 通用電池充電器IC，無論基本設計參數如何。 即使應用參數發生變化（輸入切換、電池類型 更改等）現成的電池充電器 IC 仍然適用。無額外 需要搜索數據手冊。

這個問題可以通過觀察兩個非常不同的電池來說明 充電器問題：

設計團隊 A 的任務是設計一個電池充電器，該充電器需要 太陽能電池板輸入鉛酸電池并為其充電。充電器必須 獨立 - 這里沒有微控制器 - 但應該足夠通用 支持幾種不同的太陽能電池板型號。他們有一個星期的時間 生成原理圖設計。

設計團隊B有一個更復雜的充電器問題。他們的設計 采用 5 V USB 電源，并以 1.3 A 電流為 1 節鋰離子電池充電 每節電池的終止電壓為 4.1 V。高于 47°C，他們想要 在 0.5 A 和 72°C 以上時將其充電電壓降低到每節電池 4 V， 他們希望停止充電。他們系統中的微控制器需要 了解電池的電壓、電流、溫度和健康狀況。他們 還有一周的時間制作原理圖設計。

事實證明，兩個設計團隊都可以使用相同的電池充電器IC，并且 該設備可以說是兩種應用的最佳選擇。

圖1.什么充電器適合？這是兩種截然不同的電池充電系統;他們可以使用相同的充電器IC嗎？

好東西和小包裝

LTC4162 35 V、3.2 A單芯片降壓充電器具有優雅的融合特性 簡單性和多功能性。能夠獨立運行或與主機一起運行 控制器中，LTC4162 可實現從基本到復雜的解決方案。功能齊全 我2C 遙測系統允許用戶選擇性地監控電池 并實現特定于電池型號的自定義充電參數。 真正的最大功率點跟蹤 （MPPT） 算法允許充電器 從任何高阻抗源（例如太陽能電池板）以最佳方式運行。 充電算法根據所選的電池化學成分量身定制：鋰離子， 二氟乙烯4或鉛酸。

這些功能采用 4 mm × 5 mm QFN 封裝，典型 溶液尺寸約為1厘米×2厘米。

圖2.LTC4162 的應用電路非常簡單，就像一個全功能開關電池充電器一樣簡單。

感受力量！

不要讓它的小尺寸欺騙你。即使集成了開關場效應管， LTC4162可支持超過60 W的充電功率。內部散熱 其管芯溫度的自我監視使 LTC4162 能夠調節 充電電流使其即使在最熱的情況下也不會過熱 環境和最小的外殼。

電源路徑?FET（INFET 和 BATFET）確保系統負載 （五外） 始終由輸入電壓 （V在） 如果存在或由 電池（如果 VIN 不存在）。使用外部 N 溝道 FET 可實現 低損耗路徑，對可通過的電流量沒有限制 到負載。

遙測和控制

盡管 LTC4162 可以在沒有主機控制器的情況下工作，但許多方面 的充電可以通過 I 進行監測和控制2C 端口。片上 遙測系統讀取系統和電池電壓和電流 實時?？梢栽O置各種限制和警報以通知主機控制器 當測量值達到可配置閾值或當特定閾值時 進入充電狀態。例如，一個共同的設計特征可能 當電池電壓下降到一定時進入低功耗模式 下限。而不是讓微控制器不斷輪詢電池 電壓，LTC4162 可以執行監視，并通知主機控制器 達到此限制時。此時，主機可以關閉 主負載并進入低功耗狀態。

圖3.LTC4162 的集成遙測系統將滿足幾乎所有的監視和警報要求。

遙測系統還能夠測量電池系列 電阻 （BSR），用于指示電池健康狀況。The BSR 測量可以設置為自動運行，并且可以配置警報 通知主控制器自定義 BSR 高限值 超過，此時主機可能會向用戶發出電池信號 需要更換。

當輸入電源被移除并且系統由 電池，LTC4162 自動關斷遙測系統以 節省電池壽命。如果需要測量，遙測系統將 可以通過 I2C 命令強制執行操作，此時它進入 進行測量的較慢、低功耗遙測模式 每五秒一次。如果需要，可以將遙測速率設置為高 速度 11 毫秒/隨時讀取速率。

這里越來越熱了

LTC4162 可實現可定制的溫度相關型充電。為 鋰基化學品（鋰離子和鋰鐵PO4），LTC4162 可以采用 JEITA溫控充電。JEITA允許用戶設置自定義 溫度區域，其中定制電池充電電壓和電流 用于為電池充電。這也允許設計人員決定 電池應停止充電的冷熱溫度。這 默認JEITA設置適用于許多電池，無需主機 處理器干預，但此功能使 LTC4162 能夠與 任何電池的溫度曲線要求。

Figure 4. Default Li-ion JEITA profile.

同樣，對于鉛酸電池，溫度補償算法 每個充電階段的目標電壓隨溫度線性降低 上升。這些電壓可以用 I 偏移2C 命令和 補償斜率可以通過簡單地改變熱敏電阻來修改。

MPPT 和輸入調節

為了簡單起見，許多太陽能電池板調節電路設置了 最大功率點電壓為常量值。實際上，VMPP漂移 帶照明，部分受阻的太陽能電池板可以有多個 功率峰值。通過掃描所連接面板的整個電壓范圍 對其輸入電源，LTC4162 的高級最大功率點跟蹤 （MPPT）算法考慮所有變量，始終以最大值穩定 插座。除了偶爾掃蕩太陽能電池板范圍外， LTC4162 對輸入調節電壓進行抖動，不斷尋求次要電壓 V 的變化MPP.這些功能不需要自定義編程，因此 面板無需修改充電器即可切換。

輸入調節的好處不僅限于太陽能電池板源。多 例如，USB電纜具有大量的串聯阻抗 這會導致在電流消耗時充電器輸入端的電壓下降。 LTC4162 的欠壓電流限制功能負責調節此電流 使得在輸入端保持最小電壓。

圖5.默認 12 V 鉛酸溫度曲線。

圖6.太陽能電池板全球掃蕩。

USB 供電

LTC4162 還與 USB 供電規格兼容，該規格規格 允許通過 USB C 型電纜提供高達 100 W 的功率。 LTC4162 的輸入電流限值可配置為 輸入適配器未過載。當達到輸入電流限值時， 系統負載仍然可以從輸入中獲取所需的功率， 但電池充電電流減小，使得輸入電流受到限制 不超過。對于 USB PD，這意味著一個 LTC4162 電路可以 由各種電源適配器配置文件提供。

低功率運輸模式

當產品需要長時間運輸或儲存時， 我2C 命令可將 LTC4162 置于一種低功率狀態，從而減小了 電池的電流消耗約為3.5 μA?；蛘?，電路可以是 配置為在此期間切斷系統負載的電源。

集成電路變體

為了簡化設計和文檔編制，LTC4162 被分解為 基于電池化學成分、充電參數以及是否 或未啟用 MPPT 默認啟用。表 1 顯示了所有可用的 LTC4162 變體。

每個變體都引腳兼容，可以換成另一個版本 在原型制作過程中。LTC4162 變體可互換以簡化 創建使用相同電路但使用不同電池的產品 化學成分、充電電壓或輸入源。

為了簡化文檔記錄，LTC4162 的數據手冊已損壞 轉化為基于化學的變體;有單獨的數據表 鋰離子、LiFePO4 和鉛酸版本。

結論

在設計團隊成員花費一整天時間閱讀數據表之前 適用于各種電池充電器、功率監視器和太陽能調節器— 花費數小時為自定義溫度相關代碼編寫代碼之前 充電算法和手動輪詢測量值以檢測 當超出限制時，他們可能需要考慮達到 一刀切的電池充電器。LTC4162很有可能 是最適合這項工作的設備。

審核編輯：郭婷