設(shè)計(jì)電池充電器的第一步是選擇電池充電器 IC來(lái)自廣闊領(lǐng)域的可用解決方案。為了做出明智的決定， 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須首先明確定義電池參數(shù)（化學(xué)， 細(xì)胞計(jì)數(shù)等）和輸入?yún)?shù)（太陽(yáng)能、USB 等）。團(tuán)隊(duì)必須 然后搜索適合輸入和輸出參數(shù)的充電器，比較 大量數(shù)據(jù)表，以確定最佳解決方案。選拔 流程應(yīng)允許團(tuán)隊(duì)為應(yīng)用程序選擇最佳解決方案， 當(dāng)然，直到設(shè)計(jì)參數(shù)發(fā)生變化，此時(shí)：回到 數(shù)據(jù)表。

如果可以完全跳過(guò)此步驟會(huì)怎樣？如果設(shè)計(jì)師可以 專(zhuān)注于應(yīng)用解決方案，將電池充電器IC視為黑色 當(dāng)需要生產(chǎn)工作時(shí)，用真正的IC填充盒子 溶液？那時(shí)，設(shè)計(jì)師只需將手伸到架子上即可 通用電池充電器IC，無(wú)論基本設(shè)計(jì)參數(shù)如何。 即使應(yīng)用參數(shù)發(fā)生變化（輸入切換、電池類(lèi)型 更改等）現(xiàn)成的電池充電器 IC 仍然適用。無(wú)額外 需要搜索數(shù)據(jù)手冊(cè)。

這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)觀察兩個(gè)非常不同的電池來(lái)說(shuō)明 充電器問(wèn)題：

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì) A 的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)電池充電器，該充電器需要 太陽(yáng)能電池板輸入鉛酸電池并為其充電。充電器必須 獨(dú)立 - 這里沒(méi)有微控制器 - 但應(yīng)該足夠通用 支持幾種不同的太陽(yáng)能電池板型號(hào)。他們有一個(gè)星期的時(shí)間 生成原理圖設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)B有一個(gè)更復(fù)雜的充電器問(wèn)題。他們的設(shè)計(jì) 采用 5 V USB 電源，并以 1.3 A 電流為 1 節(jié)鋰離子電池充電 每節(jié)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(shí)將其充電電壓降低到每節(jié)電池 4 V， 他們希望停止充電。他們系統(tǒng)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(shí)間制作原理圖設(shè)計(jì)。

事實(shí)證明，兩個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都可以使用相同的電池充電器IC，并且 該設(shè)備可以說(shuō)是兩種應(yīng)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(tǒng);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(yōu)雅的融合特性 簡(jiǎn)單性和多功能性。能夠獨(dú)立運(yùn)行或與主機(jī)一起運(yùn)行 控制器中，LTC4162 可實(shí)現(xiàn)從基本到復(fù)雜的解決方案。功能齊全 我2C 遙測(cè)系統(tǒng)允許用戶(hù)選擇性地監(jiān)控電池 并實(shí)現(xiàn)特定于電池型號(hào)的自定義充電參數(shù)。 真正的最大功率點(diǎn)跟蹤 （MPPT） 算法允許充電器 從任何高阻抗源（例如太陽(yáng)能電池板）以最佳方式運(yùn)行。 充電算法根據(jù)所選的電池化學(xué)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(yīng)用電路非常簡(jiǎn)單，就像一個(gè)全功能開(kāi)關(guān)電池充電器一樣簡(jiǎn)單。

感受力量！

不要讓它的小尺寸欺騙你。即使集成了開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管， LTC4162可支持超過(guò)60 W的充電功率。內(nèi)部散熱 其管芯溫度的自我監(jiān)視使 LTC4162 能夠調(diào)節(jié) 充電電流使其即使在最熱的情況下也不會(huì)過(guò)熱 環(huán)境和最小的外殼。

電源路徑?FET（INFET 和 BATFET）確保系統(tǒng)負(fù)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(shí)現(xiàn) 低損耗路徑，對(duì)可通過(guò)的電流量沒(méi)有限制 到負(fù)載。

遙測(cè)和控制

盡管 LTC4162 可以在沒(méi)有主機(jī)控制器的情況下工作，但許多方面 的充電可以通過(guò) I 進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制2C 端口。片上 遙測(cè)系統(tǒng)讀取系統(tǒng)和電池電壓和電流 實(shí)時(shí)。可以設(shè)置各種限制和警報(bào)以通知主機(jī)控制器 當(dāng)測(cè)量值達(dá)到可配置閾值或當(dāng)特定閾值時(shí) 進(jìn)入充電狀態(tài)。例如，一個(gè)共同的設(shè)計(jì)特征可能 當(dāng)電池電壓下降到一定時(shí)進(jìn)入低功耗模式 下限。而不是讓微控制器不斷輪詢(xún)電池 電壓，LTC4162 可以執(zhí)行監(jiān)視，并通知主機(jī)控制器 達(dá)到此限制時(shí)。此時(shí)，主機(jī)可以關(guān)閉 主負(fù)載并進(jìn)入低功耗狀態(tài)。

圖3.LTC4162 的集成遙測(cè)系統(tǒng)將滿(mǎn)足幾乎所有的監(jiān)視和警報(bào)要求。

遙測(cè)系統(tǒng)還能夠測(cè)量電池系列 電阻 （BSR），用于指示電池健康狀況。The BSR 測(cè)量可以設(shè)置為自動(dòng)運(yùn)行，并且可以配置警報(bào) 通知主控制器自定義 BSR 高限值 超過(guò)，此時(shí)主機(jī)可能會(huì)向用戶(hù)發(fā)出電池信號(hào) 需要更換。

當(dāng)輸入電源被移除并且系統(tǒng)由 電池，LTC4162 自動(dòng)關(guān)斷遙測(cè)系統(tǒng)以 節(jié)省電池壽命。如果需要測(cè)量，遙測(cè)系統(tǒng)將 可以通過(guò) I2C 命令強(qiáng)制執(zhí)行操作，此時(shí)它進(jìn)入 進(jìn)行測(cè)量的較慢、低功耗遙測(cè)模式 每五秒一次。如果需要，可以將遙測(cè)速率設(shè)置為高 速度 11 毫秒/隨時(shí)讀取速率。

這里越來(lái)越熱了

LTC4162 可實(shí)現(xiàn)可定制的溫度相關(guān)型充電。為 鋰基化學(xué)品（鋰離子和鋰鐵PO4），LTC4162 可以采用 JEITA溫控充電。JEITA允許用戶(hù)設(shè)置自定義 溫度區(qū)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(shè)計(jì)人員決定 電池應(yīng)停止充電的冷熱溫度。這 默認(rèn)JEITA設(shè)置適用于許多電池，無(wú)需主機(jī) 處理器干預(yù)，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(duì)于鉛酸電池，溫度補(bǔ)償算法 每個(gè)充電階段的目標(biāo)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(bǔ)償斜率可以通過(guò)簡(jiǎn)單地改變熱敏電阻來(lái)修改。

MPPT 和輸入調(diào)節(jié)

為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，許多太陽(yáng)能電池板調(diào)節(jié)電路設(shè)置了 最大功率點(diǎn)電壓為常量值。實(shí)際上，VMPP漂移 帶照明，部分受阻的太陽(yáng)能電池板可以有多個(gè) 功率峰值。通過(guò)掃描所連接面板的整個(gè)電壓范圍 對(duì)其輸入電源，LTC4162 的高級(jí)最大功率點(diǎn)跟蹤 （MPPT）算法考慮所有變量，始終以最大值穩(wěn)定 插座。除了偶爾掃蕩太陽(yáng)能電池板范圍外， LTC4162 對(duì)輸入調(diào)節(jié)電壓進(jìn)行抖動(dòng)，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(wú)需修改充電器即可切換。

輸入調(diào)節(jié)的好處不僅限于太陽(yáng)能電池板源。多 例如，USB電纜具有大量的串聯(lián)阻抗 這會(huì)導(dǎo)致在電流消耗時(shí)充電器輸入端的電壓下降。 LTC4162 的欠壓電流限制功能負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)此電流 使得在輸入端保持最小電壓。

圖5.默認(rèn) 12 V 鉛酸溫度曲線。

圖6.太陽(yáng)能電池板全球掃蕩。

USB 供電

LTC4162 還與 USB 供電規(guī)格兼容，該規(guī)格規(guī)格 允許通過(guò) USB C 型電纜提供高達(dá) 100 W 的功率。 LTC4162 的輸入電流限值可配置為 輸入適配器未過(guò)載。當(dāng)達(dá)到輸入電流限值時(shí)， 系統(tǒng)負(fù)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(guò)。對(duì)于 USB PD，這意味著一個(gè) LTC4162 電路可以 由各種電源適配器配置文件提供。

低功率運(yùn)輸模式

當(dāng)產(chǎn)品需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸或儲(chǔ)存時(shí)， 我2C 命令可將 LTC4162 置于一種低功率狀態(tài)，從而減小了 電池的電流消耗約為3.5 μA。或者，電路可以是 配置為在此期間切斷系統(tǒng)負(fù)載的電源。

集成電路變體

為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和文檔編制，LTC4162 被分解為 基于電池化學(xué)成分、充電參數(shù)以及是否 或未啟用 MPPT 默認(rèn)啟用。表 1 顯示了所有可用的 LTC4162 變體。

每個(gè)變體都引腳兼容，可以換成另一個(gè)版本 在原型制作過(guò)程中。LTC4162 變體可互換以簡(jiǎn)化 創(chuàng)建使用相同電路但使用不同電池的產(chǎn)品 化學(xué)成分、充電電壓或輸入源。

為了簡(jiǎn)化文檔記錄，LTC4162 的數(shù)據(jù)手冊(cè)已損壞 轉(zhuǎn)化為基于化學(xué)的變體;有單獨(dú)的數(shù)據(jù)表 鋰離子、LiFePO4 和鉛酸版本。

結(jié)論

在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員花費(fèi)一整天時(shí)間閱讀數(shù)據(jù)表之前 適用于各種電池充電器、功率監(jiān)視器和太陽(yáng)能調(diào)節(jié)器— 花費(fèi)數(shù)小時(shí)為自定義溫度相關(guān)代碼編寫(xiě)代碼之前 充電算法和手動(dòng)輪詢(xún)測(cè)量值以檢測(cè) 當(dāng)超出限制時(shí)，他們可能需要考慮達(dá)到 一刀切的電池充電器。LTC4162很有可能 是最適合這項(xiàng)工作的設(shè)備。

審核編輯：郭婷