摘要: 我们开发了一种电池充电器拓扑结构,可以在不增加交流适配器电源的尺寸或容量的情况下,即使在计算机打开的情况下,也能最大限度地提高电池充电速率。
笔记本电脑和其他便携式产品的电池充电通常涉及折衷方案。笔记本电脑的交流适配器的大小通常是为了在电脑关闭时以最大速率为电池充电。在这种情况下,电脑基本上不耗电,所以适配器的全部容量可以用来给电池充电。然而,当电脑打开时,充电电流通常降低到一个低速率,以避免过度使用交流适配器。你可以使用电脑或快速充电,但不能同时使用两者。
线性技术公司开发了一种新的电池充电拓扑,即使在电脑打开的情况下,也能最大限度地提高电池充电率,而不会增加交流适配器电源的尺寸或容量。充电器不是简单地将充电电流降低到任意的水平,而是监控从交流适配器吸取的电流,并在必要时自动降低充电电流,以避免过度使用交流适配器。在所有其他时间,充电电流可以在最大的编程值,如果电池需要它。由于笔记本电脑的平均功耗大大低于峰值需求,现在无论电脑开着还是关着,电池充电都可以以几乎相同的速率继续进行。这意味着电池充电速度更快,而且在许多情况下,还需要更小、更便宜的交流适配器。
图1中的框图显示了使用该专利拓扑的电池充电器IC执行的基本功能。LT1511是一款高效200khz开关稳压IC,采用降压配置,适用于锂离子电池充电。它包含了恒充电电压、恒充电电流和输入限流的多个反馈回路。低值电阻(R(S1)和R(S2))用于感应充电电流和从输入电源(交流适配器)提取的电流。输入限流控制回路允许输入电源或交流适配器为笔记本电路提供电流,同时为电池充电,而不会导致输入电源过载。随着笔记本电脑电流要求的增加,LT1511开始向下调整电池充电电流,以保持输入电源电流低于预定的限制。
该芯片还包括4A开关晶体管,精度0.5%基准电压,可调欠压锁定和自动关机控制(当输入电源被移除时,电池损耗为3μA)。
图2中的示波器照片说明了充电电流(中)如何随着负载电流(上)的增加而减小,从而不超过交流适配器电流限制(下)。注意:对于这张照片,变化的计算机负载电流显示为三角形波形。实际的计算机负载电流波形会有很大的不同。
图3所示的电路是一个CC/CV充电器,可用于充电多达五个系列的锂离子电池,电流高达3A。充电电流很容易调节使用一个电阻,一个控制电压,一个PWM信号或DAC输出。所示电路值为12.6V输出(3个电池)和2.2A充电电流。输入电流限制由0.05欧姆电流检测电阻R4设定为2A,该电阻产生所需的100mV检测电压。电阻sr1和R2程序欠压锁定,保持充电器关闭,直到输入电压达到11V。
电池制造商建议在一段固定时间后停止充电。使用外部定时器,可以通过使用程序引脚(引脚19)将充电电流编程为零,将程序引脚拉低或将V(C)引脚拉低来停止充电。有关其他电路信息,请参阅lt1511数据表,设计说明124或设计说明144。
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