電子設備的一個常見趨勢是提高便攜性;僅僅因為有人“拔掉插頭”而關閉設備不再普遍接受。為了實現便攜式功能，設備必須包括先進的電源管理系統，該系統可以控制從可用電源到適當系統輸出的電源路徑，保持備用元件充電并準備就緒，并確保系統始終具有足夠的電源。

優雅的單IC電源管理解決方案隨時可用于許多便攜式設備，例如智能手機或平板電腦，這些設備可在低電壓和低功耗水平下工作。用于高功率和高壓系統的電源管理解決方案，例如許多工業或醫療設備所需的電源管理解決方案，通常需要繁瑣而復雜的專用分立元件解決方案。LTC4020 通過將高級電源管理功能集成到一個高電壓和高功率單 IC 解決方案中，簡化了這些環境中的電源管理。

LTC4020 具有一個先進的 4 開關降壓 / 升壓型 DC/DC 電源轉換器，支持優化電池充電，以及凌力爾特專有的 PowerPath?系統/電池電源管理功能。LTC4020 負責管理系統輸入電源、備用電池和轉換器輸出之間的功率分配，以響應負載變化、電池充電要求和輸入功率限制。

單電感 DC/DC 降壓/升壓控制器可接受高達 55V 的輸入電壓，并產生低于、高于或等于輸入電壓的電壓。板載電池充電器可以配置為提供針對鋰基電池優化的恒流/恒壓 （CC/CV） 充電曲線、3 級鉛酸電池充電曲線或改進的定時器端接恒流算法 （CC），其類似于鋰曲線，但不包含低壓前提條件和充電循環重啟功能。

圖1.36V 至 55V 至 24 節鉛酸 （48V） 浮充充電器/系統電源，具有 265W 轉換器輸出能力、5A 電池充電電流和 53.75V 系統/浮充電壓輸出。

使用 CC 模式充電來彎曲 48V 鉛酸充電器的規則

當 LTC4020 配置為針對鉛酸電池而優化的充電模式時，吸收充電期間的調節電壓為典型電池系統電壓的 120%，對于“14V”鉛酸電池為 4.12V。遺憾的是，內置鉛酸充電算法不能用于 48V 系統電池，因為吸收充電電壓將超過 LTC4020 的最大工作電壓。通過使用恒流（CC）充電算法實現大電流浮動充電器，可以輕松解決此問題。

CC 充電算法通過保持 LTC4020 的 MODE 引腳未連接而使能。反饋電阻分壓器設置所需的電池浮動充電電壓，對應于VFB = 2.5V。CC 充電算法可實現完全編程的充電電流，直到達到浮動調節電壓。在保持浮子調節電壓的同時，鉛酸浮充充電器必須能夠連續地向電池提供電流，因此充電功能無法終止。CC充電模式可以通過設置TIMER = 0V來適應這種情況，這將禁用定時器功能，從而禁用充電終止，因此充電周期將無限期地持續下去。

帶備用鉛酸電池的 48V 系統電源

圖 1 示出了一款配置為 4020V 系統電源的 LTC48，并集成了一個備用電池浮動充電器。該電源的核心元件是一個平均電流模式降壓/升壓 DC/DC 控制器，采用四個外部 NFET 作為開關元件，可提供 265W 的可用輸出系統功率。

該轉換器采用 36V–55V 輸入電源工作，轉換器的平均電感電流限制為 8.3A。轉換器電流限值由兩個 6mΩ 檢測電阻 （R感1和 R感2） 與 SiS862DN 開關場效應管 M1 和 M2 串聯放置。DC/DC 轉換器在整個工作電壓范圍內支持至少 5A 的輸出電流。

圖2.圖1所示電路的最大電池充電電流。

RSHDN1 和 RSHDN2 在 SHDN 引腳上形成一個分壓器，該分壓器將輸入關斷電壓設置為 VIN = 35V，當輸入低于 35V 時禁用 DC/DC 轉換器和電池充電器功能，因此只要使能電源，就可以獲得滿載電流。此處使用的 SiS862DN 開關 FET 的典型 QG 約為 10nC，因此，當工作頻率通過電阻 RT 設置為 250kHz 時，VIN = 55V 時的 QG（TOTAL） ? fO 在 LTC4020 指定的 INTVCC 調整元件 SOA 準則范圍內。

如前所述，該 IC 使用恒流/恒壓充電曲線對 24 節 （48V） 鉛酸備用電池進行充電和維護。最大電池充電電流由 R 編程.CS至 5A，直到達到 53.75V 的完全充電浮動電壓為止。電池電壓由電阻分壓器（RFB1和 RFB2），可對 53.75V（或 2.24V/節電池）的完全充電浮動電壓進行編程。該分壓器通過 FBG 引腳基準參考，FBG 引腳在 LTC4020 工作時短路至地，但在 IC 停用時變為高阻抗，從而減小了電池上的寄生負載。

LTC4020 優先為系統負載和電池充電功能提供電源 — 系統負載始終優先于充電電源 — 因此，在重負載期間，必要時可減小電池充電電流。如果系統負載超出 LTC4020 DC/DC 轉換器的能力，電池電流將改變方向，負載電流將來自電池以補充轉換器輸出。

圖3.可用轉換器輸出電流（系統負載電流 + 電池充電電流）與輸入電壓的關系。

當 V在電源斷開，LTC4020 的所有功能停止，電池為輸出提供所需的電源。開關FET M4阻斷了電池通過轉換器的反向傳導，電池電壓監控電阻分壓器通過引腳FBG斷開，進入IC的總電池電流降至10μA以下，從而在需要無負載存儲條件時最大限度地延長電池壽命。

結論

LTC?4020 是一款單 IC 電源管理解決方案，適用于任何需要電池備份或電池供電型遠程操作的高功率器件。集成的降壓/升壓 DC/DC 控制器可為高于、低于或等效于輸入電壓的電壓軌供電。該 IC 采用智能 PowerPath 拓撲結構，將控制器輸出合并到一個功能齊全的多化學電池充電器中。充電器包括一個內部板載定時器，用于使用二進制編碼狀態引腳進行充電周期控制和實時充電周期監控。三個引腳可選的充電配置文件提供多功能性，以適應最常見的電池類型，并優化充電特性。

審核編輯：郭婷