具集成型功率器件的I2C控制型鋰離子電池電源管理IC

　　電源通路即時(shí)接通型操作

　　在傳統電源架構中，大多數便攜式產(chǎn)品都是直接與電池相連的，因此失效電池會(huì )特別容易引發(fā)故障。當電池電壓過(guò)低以至于系統無(wú)法運行時(shí)，產(chǎn)品有可能表現出無(wú)響應狀態(tài)，甚至在連接至某個(gè)輸入電源達數分鐘之后仍然如此，這可能因此而導致很多查詢(xún)電話(huà)。當電池容量與可用充電電流相比非常大的時(shí)候 (例如：采用大容量電池的 USB 供電型系統)，這個(gè)問(wèn)題將進(jìn)一步復雜化。

　　凌力爾特的 PowerPath™ 產(chǎn)品 (比如：LTC4155) 將系統電源軌與電池分隔開(kāi)來(lái)，以實(shí)現即時(shí)接通型操作，并解決由深度放電電池所引起的兩個(gè)最令人困擾的問(wèn)題。

　　第一個(gè)問(wèn)題是：當系統電源軌直接連接至電池時(shí)，充電電流與系統負載變得難以區分。當電池深度放電時(shí)，在電池電壓達到某個(gè)較為安全的水平之前，電池制造商建議用戶(hù)使用一個(gè)大為減小的初始充電電流。假設最小或沒(méi)有系統負載電流，必須對于電池將該涓流充電電流設置在一個(gè)安全的水平。

　　其次，在直接連接型電池系統中，倘若系統在涓流充電期間可供使用，則準備用于電池的充電電流有很大部分將被分流至系統電源軌。因此而減小的電池充電電流將使恢復時(shí)間相應地延長(cháng)。一個(gè)巨大的系統負載會(huì )導致凈電池電流反向，從而使電池進(jìn)一步放電。在這種低電池電量情況下，便攜式系統有可能因為系統電源軌上的電壓不足而無(wú)法對用戶(hù)的操作做出響應。由于可提供給共接式電池和系統電源軌的功率有所降低，因此無(wú)響應的持續時(shí)間至少將增加 10 倍。

　　當電池深度放電時(shí)，LTC4155 可為系統電源軌提供 3.5V 電壓，以實(shí)現即時(shí)啟動(dòng)。由于電池電壓在預充電階段上升，因此 LTC4155 無(wú)縫和自動(dòng)地轉換至一種效率較高的模式，以加快充電速度并最大限度地抑制熱量的產(chǎn)生。圖 5 示出了可提供給系統電源軌的電壓與電池電壓的函數關(guān)系?！　?/p>

 

　　LTC4155 電池充電電流的設置獨立于輸入電流限值，旨在消除電池充電電流限制條件與輸入功率限制條件之間的相互影響。輸入電流限值可以?xún)H根據輸入電源的限制條件進(jìn)行設置。同樣，電池充電電流也可以只依據電池容量來(lái)設置。LTC4155 始終執行輸入電流限值，并在需要的情況下使“為系統負載供電”的優(yōu)先級高于“電池充電”。

　　面對非理想電源時(shí)的堅固性

　　當輸入電壓開(kāi)始下降至一個(gè)不可接受的水平時(shí)，LTC4155 將自動(dòng)減小輸入電流。在高充電電流水平下，如果采用尺寸過(guò)小的導線(xiàn)經(jīng)由輕微腐蝕的連接器連接至尺寸過(guò)小的適配器，或者任何數目的條件超出了慣常的設計范圍，就會(huì )出現上述狀況。

　　倘若不加干預，那么 IC 的輸入電壓將繼續下降，并最終降至欠壓閉鎖門(mén)限以下。IC 隨后將停機，允許輸入電壓恢復并重新起動(dòng)整個(gè)循環(huán)過(guò)程。LTC4155 在糟糕的情況下做到了最好。當輸入電壓降至 4.3V 時(shí)，LTC4155 可使其輸入功率按照需要的額度平穩地減低，以避免輸入電壓的進(jìn)一步下降。在該模式中，雖然輸送至系統負載和電池的電流小于編程值，但假如允許輸入電壓振蕩繼續下去，那么這個(gè)數值將會(huì )更小。此外，LTC4155 還可產(chǎn)生一個(gè) I²C 狀態(tài)報告和任選的中斷信號，以提醒系統：終端用戶(hù)可能需要采取校正或診斷措施以恢復最大充電電流能力。

　　結論

　　LTC4155 實(shí)現了高電流能力和高效率與小巧單片式 PCB 占板面積的完美組合，非常適合于采用大型鋰電池的便攜式設備，在此類(lèi)設備中，非常重視板級空間，同時(shí)希望盡量減少發(fā)熱量和充電時(shí)間?？杉嫒?USB 規范的輸入限流設定值進(jìn)一步擴展了通用性，允許利用無(wú)處不在但功率較低的電源提供充電。大量的遙測可實(shí)現基于變化的環(huán)境或應用條件之定制運行狀態(tài)，而并未犧牲自備的電池安全性。盡管面對著(zhù)諸如電池深度放電或阻性輸入電源電纜尺寸過(guò)小等常見(jiàn)問(wèn)題，但仍然能夠不間斷地向系統電源軌輸送功率。LTC4155 采用的是 28 引腳 4mm x 5mm QFN 封裝。