电池充电器在便携式电源产品中的应用趋势

　　尽管是以很高的速率给电池充电，监视电池是否安全也是很重要的。当电池温度降至低于0°C 或升至高于 40°C [由一个外部负温度系数 (NTC) 热敏电阻测量] 时，LTC4155 将自动停止充电。除了这种自主式功能，LTC4155 还提供一个 7 位扩展标度模数转换器 (ADC)，以大约 1°C 的分辨率监视电池温度 (参见图 3)。结合 4 个可用的浮置电压设定值和 15 个电池充电电流设定值，该 ADC 可基于电池温度来建立定制的充电算法。

　　图 3：7 位热敏电阻器 ADC 显示 LTC4155 的预置温度跳变点

　　通过一个简单的两线 I2C 端口可获得 NTC ADC 的结果，从而能调节充电电流和电压的设定值。该 I2C 端口通过控制 16 个输入电流的设定值 (包括 USB 2.0 和 3.0 兼容设置)，还可提供 USB 兼容性。该通信总线允许 LTC4155 指示额外的状态信息，例如输入电源状态、充电器状态和故障状态。由于支持 USB OTG，因此无需任何额外的组件，就可以反过来向 USB 端口提供 5V 电源。

　　LTC4155 的双路输入、优先级多路复用器可根据用户定义的优先级 (默认的优先级为适配器输入) 自主地选择最合适的输入 (即墙上适配器或 USB)。过压保护 (OVP) 电路同时保护两个输入，以免这些输入因无意间加上的高压或反向电压而损坏。LTC4155 的理想二极管控制器保证即使输入功率不足或未提供输入功率时，也始终可向 VOUT 提供足够的功率。

　　就平板电脑、工业条码扫描器等很多便携式应用而言，能管理两个输入 (例如 USB 和交流适配器) 就足够了。不过，便携式设备的设计师一直在寻求用任何可用电源都能给电池充电的方法

　　多种输入源

　　用户要用多种输入源给电池充电有几个原因。有些应用也许需要摆脱电网的束缚，而靠太阳能电池板供电。另一些应用则可能要求能方便地用交流适配器、汽车电池或高压工业及电信电源充电。无论出于何种原因，这要求都给电池充电系统增加了极大的负担。大多数电池充电器都利用降压型 (开关或线性) 架构，用高于电池最高电压的电压源给电池充电。以前的充电器产品输入电压一般限制为大约 30V。这样的限制使设计师无法将电信电源或者具 42V 开路电压的太阳能电池板作为可行的输入电源。在有些情况下，希望使用的输入电源电压涵盖了高于和低于电池电压的范围。设计一款应对此类难题的解决方案通常需要混合使用高精度的电流检测放大器、ADC、一个用于控制充电的微处理器、一个高性能 DC/DC 转换器以及一个理想二极管或多路复用电路。

　　强大的充电解决方案提供无与伦比的灵活性

　　LTC4000 可将任何外部补偿的 DC/DC 电源转换成具电源通路 (PowerPath™) 控制的全功能电池充电器。可由 LTC4000 驱动的典型 DC/DC 转换器拓扑包括但不限于：降压、升压、降压-升压、SEPIC 和反激式拓扑。该器件提供精确的输入和充电电流调节，在 3V 至 60V 的宽输入和输出电压范围内工作，实现了与各种不同的输入电压源、以及不同尺寸和化学组成的电池组的兼容性。由于该器件的通用型配置，因此其典型应用十分广泛，包括高功率电池充电器系统、高性能便携式仪器、电池后备系统、配有工业电池的设备以及笔记本 / 小型笔记本电脑。

　　除了可以与很多不同的 DC/DC 拓扑结合，LTC4000 的高压能力还允许该器件构成强大和几乎可使用任何输入电源 (参见图 4 和图 5) 的电池充电解决方案。为了确保来自这些输入的功率传送给合适的负载，LTC4000 采用了一种智能电源通路拓扑，当输入功率有限时，该拓扑可优先为系统负载供电。LTC4000 控制外部 PFET，以提供低损耗反向电流保护、电池的低损耗充电和放电以及即时接通工作，这样就可以确保即使在电池没电或深度放电时，当一插上电源，系统电源就能立即可用。外部检测电阻器提供输入电流和电池充电电流信息，从而使 LTC4000 能与涵盖 mW 至 kW 功率范围的转换器一起使用。

　　图 4：LTC4000 和 LTC3789：6V 至 36VIN、4 节 5A 锂离子电池充电器

　　图 5：图 4 电路中系统负载为 4A 时效率随 VIN 的变化

　　LTC4000 的全功能电池充电控制器可为各种化学组成的电池充电，包括锂离子 / 聚合物 / 磷酸、密封铅酸 (SLA) 和镍化学组成。该电池充电器还提供精确的电流检测功能，从而在大电流应用情况下允许较低的检测电压。

　　结论

　　新式便携式产品设计师的工作极富挑战性，尤其是涉及到电源时。客户不断要求更多功能以导致需要更大的功率，结果是电池越来越大。同时，客户希望可方便地用几乎任何可用的电源给这些电池充电。尽管便携式电源领域的这些趋势造成了设计挑战，但是 LTC4155 和 LTC4000 让设计工作变得简单多了。在低压系统中，LTC4155 高效率地提供高达 3.5A 的充电电流，而且提供很多高性能功能。LTC4000 可构成强大的充电解决方案，而且几乎可使用任何输入，从而提供了无与伦比的性能和灵活性。