55V高效降压升压电源管理器及多化学电池充电器简介

今天，电池充电器有望轻松支持各种电池化学成分并接受电压输入范围，包括宽范围的太阳能电池板。输入电压范围越过和低于输出电池电压越来越常见，需要降压和升压功能（降压 - 升压拓扑）。 LTC4020降压 - 升压电源管理器和多化学电池充电控制器可采用宽范围4.5V至55V输入，并可产生高达55V的输出电压。其降压 - 升压型DC/DC控制器支持高于，低于或等于输入电压的电池和系统电压。

充电器可轻松针对各种电池化学成分进行优化。例如，它可以遵循恒定电流/恒定电压（CC/CV）充电算法，具有基于锂电池系统的C/10或定时终端，具有定时终止的恒定电流（CC）特性，或者优化的4步，3级铅酸充电曲线。

6.3A充电器，用于25.2V电池浮充电压

图1显示了一个15V至55V输入，25.2V/6.3A降压 - 升压电池充电器，具有高效率4开关（M2-M5）同步降压 - 升压型DC/DC转换器，仅需一个电感器（L1）。专有的平均电流模式架构使用两个检测电阻（R CBRT1 和R CBRB1 ）来监控电感电流。在此降压 - 升压解决方案中，当V IN 高于V OUT 时，转换器以降压（降压）模式工作;当V IN 低于V OUT 时，转换器工作在升压（升压）模式。当V IN 接近V OUT 时，转换器以4开关降压 - 升压模式工作。

图1. 15V至55V输入，25.2V/6.3A降压 - 升压电池充电器

转换器工作在可编程恒定开关频率范围内50kHz至500kHz，设置电阻（R13 = 100k，250kHz）。图1所示的解决方案可以为系统负载提供高达8A的电压（V OUT = 25.2V）。图2显示满载效率（I OUT = 8A，V IN = 24V）可以达到98％以上。

LTC4020使用BAT引脚的外部反馈电阻分压器通过V FB 引脚对电池电压进行编程。 “PowerPath”FET（M1）在正常电池充电期间打开，在可能的情况下在电池和降压 - 升压转换器输出之间形成低阻抗连接。通过检测电阻（R CBAT1 ）监控电池充电电流。通过选择R CBAT1 的值，可以轻松编程最大平均电池充电电流。通过RNG/SS引脚可以进行动态电流限制调整。

带PowerPath FET的瞬时接通和理想二极管功能

对于严重放电的电池，LTC4020可以自动配置PowerPath FET（图1中的M1）作为线性稳压器，允许降压 - 升压转换器输出升至电池电压以上，同时仍然提供给电池充电。当PowerPath FET充当高阻抗电流源时，此功能称为PowerPath瞬时接通，为电池提供充电电流。

LTC4020在电池充电器时自动将PowerPath FET配置为理想二极管不在充电周期中 - 即降压 - 升压转换器专门用于系统负载。这允许电池在正常操作中保持与转换器输出断开。但是，如果系统负载电流超过降压 - 升压转换器的容量，则可以通过该理想二极管有效地从电池获得额外的功率。

附加功能

LTC4020支持基于定时器的充电算法 - 从TIMER引脚到接地的电容编程循环时间结束。

LTC4020具有电池温度监控功能。将NTC（负温度系数）热敏电阻连接到NTC引脚，并将热敏电阻靠近电池组（或其他所需的监控位置），如果NTC引脚电压超出范围（高于1.35V或低于0.3V） ），LTC4020触发NTC故障并停止电池充电。

LTC4020的V IN_REG 引脚允许输入电压调节。该引脚可用于编程太阳能电池板的峰值电源电压，或帮助维持其他高阻抗输入电源的最小电压。

LTC4020具有两个开路集电极输出STAT1和STAT2，用于报告充电器状态和故障情况。这两个引脚是二进制编码的。

结论

LTC4020是一种多功能高压，高效降压 - 升压电源管理器和多化学电池充电器，支持高于，低于或等于输出电池或系统电压的输入电压。其薄型（0.75mm）耐热增强型38引脚5mm x 7mm QFN封装适用于便携式工业和医疗设备，太阳能系统，军用通信设备以及12V至24V嵌入式汽车系统。