如何應用開(kāi)關(guān)PowerPath管理器來(lái)提高鋰離子電池充電速度
例如:如欲在4.2V的電池電壓條件下保持低于2.5W (5VIN?500mA) 的功率輸送,則充電電流一定不得超過(guò)595mA。當電池電壓很低時(shí) (比如:3.4V),該電流限值過(guò)于保守,此時(shí)將能夠輸送735mA的電流,而不會(huì )違犯USB規格。專(zhuān)為實(shí)現與USB規格的相符性而設計的輸入電流受限型器件 (例如:LTC4088和LTC4098) 使充電器能夠使用該額外的可用電流。與此相反,專(zhuān)為與USB規格相符而設計的輸出電流調整型開(kāi)關(guān)充電器則必須被設置成把電池充電電流限制為高電壓場(chǎng)合時(shí)的數值 (595mA),因而在低電池電壓條件下將其切斷。換句話(huà)說(shuō),輸入電流受限型開(kāi)關(guān)充電器始終在容許的范圍內盡可能多地從輸入電源吸取功率,而輸出電流受控型開(kāi)關(guān)充電器則并非如此。
即時(shí)接通 (低電池電量系統起動(dòng))
圖5示出了開(kāi)關(guān)PowerPath拓撲結構的“即時(shí)接通”功能。當電池電壓非常低且系統負載未超過(guò)可用編程功率時(shí),輸出電壓將被保持在3.6V左右。這可以防止系統不得不等待電池電壓上升之后才能接通設備 —— 對于最終用戶(hù)而言,這種被迫等待的情形是令人沮喪的。
圖5:VOUT與BAT的關(guān)系曲線(xiàn)
這是備有一個(gè)去耦輸出節點(diǎn)和電池節點(diǎn) (即:三端拓撲結構) 的主要原因。在低功率模式中,該功能電路可被用于給系統供電。例如:它可能恰好提供了足以執行起動(dòng)操作的功率,并向用戶(hù)發(fā)出“系統正在進(jìn)行充電”的指示信號。
自動(dòng)負載優(yōu)先級處理
在 VOUT條件下輸送至系統的電流和電池充電電流一起,在開(kāi)關(guān)穩壓器上形成了一個(gè)組合負載。如果該組合負載未超過(guò)由輸入電流限制電路所設置的功率級,則開(kāi)關(guān) PowerPath拓撲結構將能夠恰當地提供充電電流和負載電流,不會(huì )發(fā)生任何問(wèn)題。然而,如果總負載超過(guò)了可用功率,則電池充電器將自動(dòng)放棄其部分或全部功率份額,以支持額外的負載。就是說(shuō):系統負載始終是優(yōu)先的,而電池充電則只是伺機而行。這種算法為系統負載提供了不間斷的電源。即使單單系統負載便超過(guò)了輸入限制電路可提供的功率,輸入電流仍然不會(huì )超過(guò)其編程限值。相反,電池充電器將完全關(guān)斷,而且額外的功率將通過(guò)理想二極管從電池吸取。
當理想二極管開(kāi)始起作用時(shí),從電池至輸出引腳的傳導路徑大約為180mΩ。如果這對于應用而言已經(jīng)足夠的話(huà),則無(wú)需外部元件。然而,如果需要更大的電導,則可使用一個(gè)外部MOSFET,以對內部理想二極管提供補充。LTC4088和LTC4098均具有一個(gè)控制引腳,用于驅動(dòng)可任選的外部晶體管的柵極??梢圆捎镁?0mΩ或更低電阻的晶體管,旨在起到補充內部理想二極管的作用。
全功能電池充電器
LTC4088和LTC4098都包括一個(gè)全功能電池充電器。這種電池充電器具有可編程充電電流、電池預查驗 (失效電池檢測和充電終止)、CC-CV (恒定電流-恒定電壓) 充電、C/10充電結束檢測、安全定時(shí)器終止、自動(dòng)再充電和一個(gè)熱敏電阻信號調理器 (用于實(shí)現適宜溫度充電)。
LTC4098的改進(jìn)之處
LTC4098擁有幾項LTC4088所不具備的功能。首先,它支持對一個(gè)外部高電壓開(kāi)關(guān)穩壓器進(jìn)行控制的能力 (旨在從諸如汽車(chē)電池等第二輸入電源來(lái)接收功率)。LTC4098還包括一個(gè)獨立的過(guò)壓保護模塊,該模塊能夠與一個(gè)外部MOSFET一起提供針對低電壓 (USB/WALL) 輸入的重要輸入保護功能。
高電壓輸入控制器
當存在第二個(gè)輸入電源時(shí),LTC4098的外部輸入控制電路能夠加以識別,并在該輸入和USB/WALL輸入被同時(shí)供電的情況下對其進(jìn)行優(yōu)先處理。此外,LTC4098還可與凌力爾特的許多高電壓降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器相連,以便于采用較高電壓輸入 (比如:汽車(chē)電池)。運用上文所述的Bat-Track方法,輔助
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