完整的单IC电源管理电池维护/备份系统，适用于48V电源

电子设备的一个常见趋势是提高便携性;仅仅因为有人“拔掉插头”而关闭设备不再普遍接受。为了实现便携式功能，设备必须包括先进的电源管理系统，该系统可以控制从可用电源到适当系统输出的电源路径，保持备用元件充电并准备就绪，并确保系统始终具有足够的电源。

优雅的单IC电源管理解决方案随时可用于许多便携式设备，例如智能手机或平板电脑，这些设备可在低电压和低功耗水平下工作。用于高功率和高压系统的电源管理解决方案，例如许多工业或医疗设备所需的电源管理解决方案，通常需要繁琐而复杂的专用分立元件解决方案。LTC4020 通过将高级电源管理功能集成到一个高电压和高功率单 IC 解决方案中，简化了这些环境中的电源管理。

LTC4020 具有一个先进的 4 开关降压 / 升压型 DC/DC 电源转换器，支持优化电池充电，以及凌力尔特专有的 PowerPath™系统/电池电源管理功能。LTC4020 负责管理系统输入电源、备用电池和转换器输出之间的功率分配，以响应负载变化、电池充电要求和输入功率限制。

单电感 DC/DC 降压/升压控制器可接受高达 55V 的输入电压，并产生低于、高于或等于输入电压的电压。板载电池充电器可以配置为提供针对锂基电池优化的恒流/恒压 （CC/CV） 充电曲线、3 级铅酸电池充电曲线或改进的定时器端接恒流算法 （CC），其类似于锂曲线，但不包含低压前提条件和充电循环重启功能。

图1.36V 至 55V 至 24 节铅酸 （48V） 浮充充电器/系统电源，具有 265W 转换器输出能力、5A 电池充电电流和 53.75V 系统/浮充电压输出。

使用 CC 模式充电来弯曲 48V 铅酸充电器的规则

当 LTC4020 配置为针对铅酸电池而优化的充电模式时，吸收充电期间的调节电压为典型电池系统电压的 120%，对于“14V”铅酸电池为 4.12V。遗憾的是，内置铅酸充电算法不能用于 48V 系统电池，因为吸收充电电压将超过 LTC4020 的最大工作电压。通过使用恒流（CC）充电算法实现大电流浮动充电器，可以轻松解决此问题。

CC 充电算法通过保持 LTC4020 的 MODE 引脚未连接而使能。反馈电阻分压器设置所需的电池浮动充电电压，对应于VFB = 2.5V。CC 充电算法可实现完全编程的充电电流，直到达到浮动调节电压。在保持浮子调节电压的同时，铅酸浮充充电器必须能够连续地向电池提供电流，因此充电功能无法终止。CC充电模式可以通过设置TIMER = 0V来适应这种情况，这将禁用定时器功能，从而禁用充电终止，因此充电周期将无限期地持续下去。

带备用铅酸电池的 48V 系统电源

图 1 示出了一款配置为 4020V 系统电源的 LTC48，并集成了一个备用电池浮动充电器。该电源的核心元件是一个平均电流模式降压/升压 DC/DC 控制器，采用四个外部 NFET 作为开关元件，可提供 265W 的可用输出系统功率。

该转换器采用 36V–55V 输入电源工作，转换器的平均电感电流限制为 8.3A。转换器电流限值由两个 6mΩ 检测电阻 （R感1和 R感2） 与 SiS862DN 开关场效应管 M1 和 M2 串联放置。DC/DC 转换器在整个工作电压范围内支持至少 5A 的输出电流。

图2.图1所示电路的最大电池充电电流。

RSHDN1 和 RSHDN2 在 SHDN 引脚上形成一个分压器，该分压器将输入关断电压设置为 VIN = 35V，当输入低于 35V 时禁用 DC/DC 转换器和电池充电器功能，因此只要使能电源，就可以获得满载电流。此处使用的 SiS862DN 开关 FET 的典型 QG 约为 10nC，因此，当工作频率通过电阻 RT 设置为 250kHz 时，VIN = 55V 时的 QG（TOTAL） • fO 在 LTC4020 指定的 INTVCC 调整元件 SOA 准则范围内。

如前所述，该 IC 使用恒流/恒压充电曲线对 24 节 （48V） 铅酸备用电池进行充电和维护。最大电池充电电流由 R 编程.CS至 5A，直到达到 53.75V 的完全充电浮动电压为止。电池电压由电阻分压器（RFB1和 RFB2），可对 53.75V（或 2.24V/节电池）的完全充电浮动电压进行编程。该分压器通过 FBG 引脚基准参考，FBG 引脚在 LTC4020 工作时短路至地，但在 IC 停用时变为高阻抗，从而减小了电池上的寄生负载。

LTC4020 优先为系统负载和电池充电功能提供电源 — 系统负载始终优先于充电电源 — 因此，在重负载期间，必要时可减小电池充电电流。如果系统负载超出 LTC4020 DC/DC 转换器的能力，电池电流将改变方向，负载电流将来自电池以补充转换器输出。

图3.可用转换器输出电流（系统负载电流 + 电池充电电流）与输入电压的关系。

当 V在电源断开，LTC4020 的所有功能停止，电池为输出提供所需的电源。开关FET M4阻断了电池通过转换器的反向传导，电池电压监控电阻分压器通过引脚FBG断开，进入IC的总电池电流降至10μA以下，从而在需要无负载存储条件时最大限度地延长电池寿命。

结论

LTC®4020 是一款单 IC 电源管理解决方案，适用于任何需要电池备份或电池供电型远程操作的高功率器件。集成的降压/升压 DC/DC 控制器可为高于、低于或等效于输入电压的电压轨供电。该 IC 采用智能 PowerPath 拓扑结构，将控制器输出合并到一个功能齐全的多化学电池充电器中。充电器包括一个内部板载定时器，用于使用二进制编码状态引脚进行充电周期控制和实时充电周期监控。三个引脚可选的充电配置文件提供多功能性，以适应最常见的电池类型，并优化充电特性。

审核编辑：郭婷