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经典电池充电器独立式自动重启方案

http://www.ec.hc360.com2017年12月05日11:24 来源:电子发烧友T|T

    就全功能锂离子电池充电器而言,一些设计师遇到的主要障碍是缺乏自动或自主触发功能。例如,控制器确实提供C/10电流检测,但是当充电电流降至C/10值时,却不中断充电过程。另外也缺乏完全合格的充电器所需的自动重启功能。

经典电池充电器独立式自动重启方案

经典电池充电器独立式自动重启方案

    LTC4012是一款非常流行的芯片,用来给各种应用中的锂离子电池充电。这款控制器提供栅极驱动和电流检测输入,以建立一个降压型拓扑的功率链路。LTC4012还提供控制信号,例如充电状态和适配器存在的信号。该器件还提供一系列有用的功能,在其数据表中有详细说明。

    在不使用CPU的应用中,设计师或者干脆拒绝使用LTC4012,或者自己开发解决方案,在有些情况下,这么做是不够的。例如,有些设计师可能会在PROG引脚上用一个电阻器来检测充电电流,但是将PROG引脚连至一个低成本、低阻抗的缓冲器,会从根本上导致测量值失真。

    本文的目的是说明一种简单的自动重启解决方案,该解决方案不使用PROG引脚,用逻辑信号进行C/10电流检测。这种检测基于LTC4012数据表中介绍的“数字C/10指示器”,如方框图中所示。

    自动重启电路方框图

    前述电路的方框图如图1所示。该电路基于一个D触发器。随着充电电流值降至预设定的C/10,D触发器时钟变为高电平,外部晶体管Q1将RUN引脚拉至地,并关断LTC4012。电池充电,电压接近最大值。随着充电器关断,电池开始放电,最终达到最小电压,D触发器清零,然后Q1关断,充电周期重复。

    CHARGECURRENTC/10DETECTION:充电电流C/10检测

    用LTC2912-3实现之前介绍的大部分功能。这款具闭锁控制的电压监视器在图2所示电原理图的中央。

    BATTERY:电池

    电原理图和电路介绍

    所测试的是12V、3000mA/h锂离子电池。该电池由采用了LTC4012-2的演示电路板DC1256A上安装的充电器充电。该充电器由图2所示的自动重启电路控制。

    如果电池充电,那么LTC2912-3的VH输入上的电压高于0.5V,/UV输出为高电平。Q2接通,/LATCH引脚为低,输出OV闭锁在高电平状态。相应地,Q1接通,LTC4012处于关断模式。只要/LATCH引脚为低,OV闭锁在高电平状态,LTC4012就继续保持关断状态。

    最后,由于自放电或已加负载,电池电压开始下降。当电池电压降至低于12V时,VH引脚电压(电阻器分压器RBT/RBB)降至低于0.5V,/UV输出状态从高电平变为低电平。然后Q2断开,从而清除闭锁。信号OV状态变为低电平,Q1断开,充电过程启动。

    在充电过程中,LTC4012的/CHRG引脚处于低阻抗状态,这使VL引脚连至GND。随着充电电流降至C/10,/CHRG引脚改变状态,VL引脚上的电压随之上升。当这个引脚上的电压达到0.5V(电阻器分压器RCT/RCB)时,OV引脚的状态从低电平变为高电平,Q1接通,RUN引脚拉低,LTC4012进入停机模式。/LATCH引脚为低电平,U1将OV锁定为高电平,直至电池电压再次降至12V且这个过程开始重复为止。建议的电路与LTC4012互连,相应引脚由虚线围绕,以与LTC2912U1的引脚相区分。

    电流验证和测量

    为了验证电路功能,将一个数据记录器连至充电器-电池系统。对电池电压和电流进行采样和存储。为了方便电池的自放电并缩短放电时间,在电池端子之间连接一个100Ω电阻器。所产生的图形如图3所示。在周期一开始时,输入电压VIN被断开,电池放电,并向负载提供“负”电流。然后,加上VIN后,充电周期启动,“正”的充电电流流进电池。当电池充满电以后,充电器关断,电池开始自放电。当电池电压达到最小值时,充电器接通,周期自我重复。

    CHARGECURRENT:充电电流

    TIME:时间

    BATTERYVOLTAGE:电池电压

    结论

    本文介绍的电路相对简单,基于这个电路的应用可以作为非常流行的锂离子电池充电器LTC4012的重要配件。这个电路可通过使用单个电压监视器LTC2912-3实现自动重启功能,从而无需使用相当昂贵的数字控制系统。

责任编辑:陈彩霞

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