如今，人們期望電池充電器能夠容易地支持多種化學(xué)組成并接受眾多的電壓輸入，包括廣泛的太陽(yáng)能電池板。輸入電壓范圍覆蓋到輸出電池電壓以上和以下的情況越來(lái)越常見(jiàn)，因而需要其兼具降壓和升壓能力 (降壓-升壓拓撲)。LTC4020 降壓-升壓型電源管理器和多化學(xué)組成電池充電控制器能接受 4.5V 至 55V 的寬范圍輸入，并產(chǎn)生高達 55V 的輸出電壓。其降壓-升壓型 DC/DC 控制器可向電池和系統提供高于、低于或等于器件輸入的電壓。

充電器可容易地針對多種電池化學(xué)組成進(jìn)行優(yōu)化。例如：其可遵循一種恒定電流 / 恒定電壓 (CV/CC) 充電算法，采用 C/10 或定時(shí)終止 (針對基于鎳的電池系統)；一種采用定時(shí)終止的恒定電流 (CC) 特性；或者一種優(yōu)化的 4 步、3 級鉛酸電池充電模式。

用于 25.2V 電池浮動(dòng)電壓的 6.3A 充電器

圖 1 示出了一個(gè) 15V 至 55V 輸入、25.2V/6.3A 降壓-升壓電池充電器，其具有一個(gè)高效率四開(kāi)關(guān) (M2~M5) 同步降壓-升壓型 DC/DC 轉換器，僅需一個(gè)電感器 (L1)。專(zhuān)有的平均電流模式架構采用兩個(gè)檢測電阻器 (RCBRT1 和 RCBRB1) 來(lái)監視電感器電流。在該降壓-升壓型解決方案中，當 VIN高于 VOUT時(shí)，轉換器在降壓模式工作；當 VIN 低于 VOUT 時(shí)，轉換器則工作在升壓模式。當 VIN 接近 VOUT 時(shí)，轉換器工作于四開(kāi)關(guān)降壓-升壓模式。

圖 1：15V 至 55V 輸入、25.2V/6.3A 降壓-升壓型電池充電器

圖 2：針對圖 1 轉換器的效率與負載電流 IOUT 之關(guān)系曲線(xiàn) (VOUT = 25.2V)

轉換器以一個(gè)可編程的恒定開(kāi)關(guān)頻率運作，該頻率處于 50kHz 至 500kHz 的范圍內，采用一個(gè)電阻來(lái)設定 (R13 = 100k，250kHz)。圖 1 示出的這款解決方案能夠為系統負載提供高達 8A (VOUT= 25.2V)。如圖 2 所示，滿(mǎn)負載效率 (IOUT = 8A，VIN = 24V) 可達 98% 以上。

LTC4020 采用一個(gè)從 BAT 引腳引出的外部反饋電阻分壓器以通過(guò) VFB 引腳來(lái)設置電池電壓。PowerPath™ (電源通路) FET (M1) 在正常電池充電期間處于導通狀態(tài)，可能的情況下會(huì )在電池與降壓-升壓型轉換器輸出之間形成一種低阻抗連接。電池充電電流通過(guò)一個(gè)檢測電阻 (RCBAT1) 來(lái)監視。最大平均電池充電電流可容易地通過(guò)選擇 RCBAT1 的阻值來(lái)設置。動(dòng)態(tài)電流限值調整可以通過(guò) RNG/SS 引腳實(shí)現。

利用 PowerPath FET 實(shí)現即時(shí)接通和理想二極管功能

對于一個(gè)嚴重放電的電池，LTC4020 能夠自動(dòng)地將 PowerPath FET (圖 1 中的 M1) 配置為一個(gè)線(xiàn)性穩壓器，從而允許降壓-升壓型轉換器輸出升至高于電池電壓，同時(shí)仍然向電池提供充電電流。該功能被稱(chēng)為 PowerPath 即時(shí)接通，此時(shí) PowerPath FET 充當一個(gè)高阻抗電流源，負責為電池提供充電電流。

當電池充電器不處于充電周期時(shí) (即是降壓-升壓型轉換器專(zhuān)為系統負載而運作)，LTC4020 自動(dòng)地把 PowerPath FET 配置為一個(gè)理想二極管。這允許電池在正常操作期間與轉換器輸出保持斷接。然而，假如系統負載電流超過(guò)了降壓-升壓型轉換器的供電能力，則可通過(guò)該理想二極管有效地從電池抽取額外的功率。 

其他特點(diǎn)

• LTC4020 支持基于定時(shí)器的充電算法，一個(gè)連接在 TIMER 引腳和地之間的電容器負責設置充電周期的完結。

• LTC4020 具有電池溫度監視和控制功能。通過(guò)把一個(gè) NTC (負溫度系數) 熱敏電阻連接至 NTC 引腳，并將該熱敏電阻布設在電池組 (或其他需要的監視位置) 之附近，如果 NTC 引腳電壓超出范圍 (高于 1.35V 或低于 0.3V)，則 LTC4020 將觸發(fā)一個(gè) NTC 故障并停止電池充電。

• LTC4020 具有兩個(gè)集電極開(kāi)路輸出 (STAT1 和 STAT2)，用以報告充電器狀態(tài)和故障狀況，這兩個(gè)引腳進(jìn)行了二進(jìn)制編碼。

結論

LTC4020 是一款通用的高電壓、高效率降壓-升壓型電源管理器和多化學(xué)組成電池充電器，支持輸入電壓高于、低于或等于輸出向電池或系統供電。其扁平的 (僅高 0.75mm) 耐熱性能增強型 38 引腳 5mm x 7mm QFN 封裝適合于便攜式工業(yè)和醫療設備、太陽(yáng)能供電型系統、軍用通信設備、以及 12V 至 24V 嵌入式汽車(chē)系統。