通用电池充电器

设计电池充电器的第一步是选择电池充电器 IC来自广阔领域的可用解决方案。为了做出明智的决定， 设计团队必须首先明确定义电池参数（化学， 细胞计数等）和输入参数（太阳能、USB 等）。团队必须 然后搜索适合输入和输出参数的充电器，比较 大量数据表，以确定最佳解决方案。选拔 流程应允许团队为应用程序选择最佳解决方案， 当然，直到设计参数发生变化，此时：回到 数据表。

如果可以完全跳过此步骤会怎样？如果设计师可以 专注于应用解决方案，将电池充电器IC视为黑色 当需要生产工作时，用真正的IC填充盒子 溶液？那时，设计师只需将手伸到架子上即可 通用电池充电器IC，无论基本设计参数如何。 即使应用参数发生变化（输入切换、电池类型 更改等）现成的电池充电器 IC 仍然适用。无额外 需要搜索数据手册。

这个问题可以通过观察两个非常不同的电池来说明 充电器问题：

设计团队 A 的任务是设计一个电池充电器，该充电器需要 太阳能电池板输入铅酸电池并为其充电。充电器必须 独立 - 这里没有微控制器 - 但应该足够通用 支持几种不同的太阳能电池板型号。他们有一个星期的时间 生成原理图设计。

设计团队B有一个更复杂的充电器问题。他们的设计 采用 5 V USB 电源，并以 1.3 A 电流为 1 节锂离子电池充电 每节电池的终止电压为 4.1 V。高于 47°C，他们想要 在 0.5 A 和 72°C 以上时将其充电电压降低到每节电池 4 V， 他们希望停止充电。他们系统中的微控制器需要 了解电池的电压、电流、温度和健康状况。他们 还有一周的时间制作原理图设计。

事实证明，两个设计团队都可以使用相同的电池充电器IC，并且 该设备可以说是两种应用的最佳选择。

图1.什么充电器适合？这是两种截然不同的电池充电系统;他们可以使用相同的充电器IC吗？

好东西和小包装

LTC4162 35 V、3.2 A单芯片降压充电器具有优雅的融合特性 简单性和多功能性。能够独立运行或与主机一起运行 控制器中，LTC4162 可实现从基本到复杂的解决方案。功能齐全 我2C 遥测系统允许用户选择性地监控电池 并实现特定于电池型号的自定义充电参数。 真正的最大功率点跟踪 （MPPT） 算法允许充电器 从任何高阻抗源（例如太阳能电池板）以最佳方式运行。 充电算法根据所选的电池化学成分量身定制：锂离子， 二氟乙烯4或铅酸。

这些功能采用 4 mm × 5 mm QFN 封装，典型 溶液尺寸约为1厘米×2厘米。

图2.LTC4162 的应用电路非常简单，就像一个全功能开关电池充电器一样简单。

感受力量！

不要让它的小尺寸欺骗你。即使集成了开关场效应管， LTC4162可支持超过60 W的充电功率。内部散热 其管芯温度的自我监视使 LTC4162 能够调节 充电电流使其即使在最热的情况下也不会过热 环境和最小的外壳。

电源路径™FET（INFET 和 BATFET）确保系统负载 （五外） 始终由输入电压 （V在） 如果存在或由 电池（如果 VIN 不存在）。使用外部 N 沟道 FET 可实现 低损耗路径，对可通过的电流量没有限制 到负载。

遥测和控制

尽管 LTC4162 可以在没有主机控制器的情况下工作，但许多方面 的充电可以通过 I 进行监测和控制2C 端口。片上 遥测系统读取系统和电池电压和电流 实时。可以设置各种限制和警报以通知主机控制器 当测量值达到可配置阈值或当特定阈值时 进入充电状态。例如，一个共同的设计特征可能 当电池电压下降到一定时进入低功耗模式 下限。而不是让微控制器不断轮询电池 电压，LTC4162 可以执行监视，并通知主机控制器 达到此限制时。此时，主机可以关闭 主负载并进入低功耗状态。

图3.LTC4162 的集成遥测系统将满足几乎所有的监视和警报要求。

遥测系统还能够测量电池系列 电阻 （BSR），用于指示电池健康状况。The BSR 测量可以设置为自动运行，并且可以配置警报 通知主控制器自定义 BSR 高限值 超过，此时主机可能会向用户发出电池信号 需要更换。

当输入电源被移除并且系统由 电池，LTC4162 自动关断遥测系统以 节省电池寿命。如果需要测量，遥测系统将 可以通过 I2C 命令强制执行操作，此时它进入 进行测量的较慢、低功耗遥测模式 每五秒一次。如果需要，可以将遥测速率设置为高 速度 11 毫秒/随时读取速率。

这里越来越热了

LTC4162 可实现可定制的温度相关型充电。为 锂基化学品（锂离子和锂铁PO4），LTC4162 可以采用 JEITA温控充电。JEITA允许用户设置自定义 温度区域，其中定制电池充电电压和电流 用于为电池充电。这也允许设计人员决定 电池应停止充电的冷热温度。这 默认JEITA设置适用于许多电池，无需主机 处理器干预，但此功能使 LTC4162 能够与 任何电池的温度曲线要求。

Figure 4. Default Li-ion JEITA profile.

同样，对于铅酸电池，温度补偿算法 每个充电阶段的目标电压随温度线性降低 上升。这些电压可以用 I 偏移2C 命令和 补偿斜率可以通过简单地改变热敏电阻来修改。

MPPT 和输入调节

为了简单起见，许多太阳能电池板调节电路设置了 最大功率点电压为常量值。实际上，VMPP漂移 带照明，部分受阻的太阳能电池板可以有多个 功率峰值。通过扫描所连接面板的整个电压范围 对其输入电源，LTC4162 的高级最大功率点跟踪 （MPPT）算法考虑所有变量，始终以最大值稳定 插座。除了偶尔扫荡太阳能电池板范围外， LTC4162 对输入调节电压进行抖动，不断寻求次要电压 V 的变化MPP.这些功能不需要自定义编程，因此 面板无需修改充电器即可切换。

输入调节的好处不仅限于太阳能电池板源。多 例如，USB电缆具有大量的串联阻抗 这会导致在电流消耗时充电器输入端的电压下降。 LTC4162 的欠压电流限制功能负责调节此电流 使得在输入端保持最小电压。

图5.默认 12 V 铅酸温度曲线。

图6.太阳能电池板全球扫荡。

USB 供电

LTC4162 还与 USB 供电规格兼容，该规格规格 允许通过 USB C 型电缆提供高达 100 W 的功率。 LTC4162 的输入电流限值可配置为 输入适配器未过载。当达到输入电流限值时， 系统负载仍然可以从输入中获取所需的功率， 但电池充电电流减小，使得输入电流受到限制 不超过。对于 USB PD，这意味着一个 LTC4162 电路可以 由各种电源适配器配置文件提供。

低功率运输模式

当产品需要长时间运输或储存时， 我2C 命令可将 LTC4162 置于一种低功率状态，从而减小了 电池的电流消耗约为3.5 μA。或者，电路可以是 配置为在此期间切断系统负载的电源。

集成电路变体

为了简化设计和文档编制，LTC4162 被分解为 基于电池化学成分、充电参数以及是否 或未启用 MPPT 默认启用。表 1 显示了所有可用的 LTC4162 变体。

 

集成电路部件号		电池
MPPT 默认禁用	默认情况下启用 MPPT	化学	电池电压
LTC4162EUFD-LAD LTC4162EUFD-L40 LTC4162EUFD-L41 LTC4162EUFD-L42	LTC4162EUFD-LADM LTC4162EUFD-L40M LTC4162EUFD-L41M LTC4162EUFD-L42M	锂离子	我2C 可调 4.0V 固定 4.1V 固定 4.2V 固定
LTC4162EUFD-FAD LTC4162EUFD-FST LTC4162EUFD-FFS	LTC4162EUFD-FADM LTC4162EUFD-FSTM LTC4162EUFD-FFSM	二氟乙烯4	我2C 可调 3.6V 固定 3.8V 快速充电
LTC4162EUFD-SAD LTC4162EUFD-SST	LTC4162EUFD-SADM LTC4162EUFD-SSTM	铅酸	我2C 可调固定

 

每个变体都引脚兼容，可以换成另一个版本 在原型制作过程中。LTC4162 变体可互换以简化 创建使用相同电路但使用不同电池的产品 化学成分、充电电压或输入源。

为了简化文档记录，LTC4162 的数据手册已损坏 转化为基于化学的变体;有单独的数据表 锂离子、LiFePO4 和铅酸版本。

结论

在设计团队成员花费一整天时间阅读数据表之前 适用于各种电池充电器、功率监视器和太阳能调节器— 花费数小时为自定义温度相关代码编写代码之前 充电算法和手动轮询测量值以检测 当超出限制时，他们可能需要考虑达到 一刀切的电池充电器。LTC4162很有可能 是最适合这项工作的设备。

审核编辑：郭婷