LT3650EDD-8.4/8.2 2A 單芯片鋰離子電池充電器快速上手
LT3650EDD-8.4/8.2 2A 單芯片鋰離子電池充電器快速上手
在電子設(shè)備的設(shè)計中，電池充電器的性能至關(guān)重要。今天就來詳細(xì)介紹一下 Linear Technology 的 LT3650EDD - 8.4/8.2 2A 單芯片鋰離子電池充電器，以及演示電路 1473A 的相關(guān)內(nèi)容。
文件下載：DC1473A-A.pdf
產(chǎn)品概述
演示電路 1473A 采用了 LT3650EDD - 8.4/8.2 芯片，是一款 2A 單芯片鋰離子電池充電器。LT3650 是一款完整的中功率鋰離子電池充電器，能在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)工作。它是一款 CC/CV（恒流/恒壓）充電器，最大充電電流可通過外部編程設(shè)置，最高可達(dá) 2A。該芯片還具備預(yù)充電功能，可對低電壓電池進(jìn)行涓流充電，同時具備壞電池檢測功能，若電池對預(yù)充電無響應(yīng)，會發(fā)出信號。LT3650EDD - 8.4/8.2 采用 12 引腳（3mm × 3mm）DFN 表面貼裝封裝，帶有外露焊盤。
典型規(guī)格參數(shù)
| 參數(shù) | 詳情 |
|---|---|
| HV 輸入電壓范圍 | 9V 至 32V |
| VOUT | 7.4V 至 8.48V |
| 輸出浮動電壓（恒壓模式） | 8.4V/8.2V |
| 輸出電流限制 ILIM | 2A（RRNG 等于 20kΩ） |
工作原理
架構(gòu)與輸入范圍
LT3650 是一款完整的單芯片中功率鋰離子電池充電器，適用于高輸入電壓應(yīng)用，且所需外部組件最少。該芯片采用 1MHz 恒定頻率、平均電流模式降壓架構(gòu)。它內(nèi)置一個 2A 開關(guān)，由自舉電源驅(qū)動，可在充電周期內(nèi)最大限度提高效率。其輸入范圍較寬，可在 10V +/- 5%（單節(jié)電池）至 32V 的電壓下對電池進(jìn)行完全充電。
充電電流控制
LT3650 具備多種充電電流控制方式。整體最大充電電流通過外部電感電流檢測電阻設(shè)置，最大充電電流編程引腳可動態(tài)調(diào)整電池充電電流。此外，它還具備系統(tǒng)輸入電源電流限制控制功能，可根據(jù)系統(tǒng)整體負(fù)載需求調(diào)整電池充電電流。
充電模式與終止
當(dāng)檢測到電池電壓非常低時，LT3650 會自動進(jìn)入電池預(yù)充電模式，此時充電電流降至由電感檢測電阻 R (SENSE) 設(shè)置的編程最大值的 15%。當(dāng)電池電壓超過內(nèi)部設(shè)定的每節(jié) 5.7V 閾值時，芯片會自動將最大充電電流提高到編程的完整值。
該芯片可采用基于充電電流的 “C/10” 終止方案，當(dāng)電池充電電流降至編程最大充電電流的 1/10 時，充電周期結(jié)束。同時，它還包含一個內(nèi)部充電周期控制定時器，用于基于定時器的終止。使用內(nèi)部定時器時，芯片會將 C/10 檢測與可編程時間約束相結(jié)合，在此期間充電周期可在 C/10 水平之上繼續(xù)進(jìn)行，以對電池進(jìn)行 “頂部充電”。充電周期通常在特定時間（如 3 小時）過去后終止。采用基于定時器的方案時，芯片還支持 “壞電池” 檢測，若電池在預(yù)充電模式下停留時間超過總充電周期時間的 1/8，則會觸發(fā)系統(tǒng)故障。
其他功能
充電終止且 LT3650 不處于主動充電狀態(tài)時，芯片會自動進(jìn)入低電流待機模式，此時電源偏置電流降至 <100uA。若電池電壓從滿充電浮動電壓下降 2.5%，LT3650 會自動啟動新的充電周期。此外，當(dāng)故障電池被移除并更換為新電池后，芯片也會自動重啟充電周期。
LT3650 還具備電池溫度監(jiān)測電路，在充電周期內(nèi)使用熱敏電阻監(jiān)測電池溫度，若電池溫度超出 0°C 至 50°C 的安全充電范圍，會暫停充電并發(fā)出故障信號。芯片包含兩個數(shù)字開集電極輸出，可提供充電器狀態(tài)并發(fā)出故障信號，這些二進(jìn)制編碼引腳可指示電池充電、待機或關(guān)機模式、電池溫度故障和壞電池故障。
快速啟動步驟
演示電路 1473A 易于設(shè)置，可用于評估 LT3650EDD - 8.4/8.2 的性能。具體步驟如下：
- 跳線和電源設(shè)置：
- JP1 = 1
- PS1 = OFF
- JP2 = 1
- PS2 = OFF
- JP3 = C / 10
- 打開 PS2 并緩慢將電壓增加到 5.4V，同時監(jiān)測流入 BAT 引腳的電流。若電流小于 5mA，打開 PS1，將 PS1 的電壓增加到 5V，同時監(jiān)測輸入電流。若電流小于 5mA，將 PS1 增加到 12V。
- 驗證電池充電電流 IBAT 在 250mA 至 350mA 之間，CHRG LED 應(yīng)亮起，F(xiàn)AULT LED 應(yīng)熄滅。
- 增加 PS2 直到 VBAT 為 7.2V，驗證輸入電流 IIN 在 1.3A 至 1.7A 之間，電池電流 IBAT 在 1.775A 至 2.225A 之間，且 CHRG LED 亮起。
- 增加 PS2 直到 VBAT 為 8.5V，驗證電池充電電流 IBAT 小于 5mA，且 CHRG LED 熄滅。
- 降低 PS2 直到 VBAT 為 7.8V，驗證電池電流 IBAT 在 1.775A 至 2.225A 之間，且 CHRG LED 亮起。
- 降低 PS2 直到 VBAT 為 7.2V，將一個 10K 電阻從 RNG/SS 引腳連接到地。驗證充電電流 IBAT 在 850mA 至 1.1A 之間，NTC 端子上的電壓 VNTC 在 450mV 至 550mV 之間，RNG/SS 端子上的電壓 VRNG 在 1.8V 至 1.9V 之間。然后從 RNG/SS 引腳移除 10K 電阻。
- 將 JP1 設(shè)置為 0，驗證充電電流 IBAT 小于 5mA，F(xiàn)AULT LED 和 CHRG LED 均熄滅。
- 將 JP1 設(shè)置為 1，將一個跳線從 NTC 引腳連接到地。驗證充電電流 IBAT 小于 5mA，F(xiàn)AULT LED 和 CHRG LED 均亮起。
- 移除從 NTC 到地的跳線，驗證充電電流 IBAT 在 1.775A 至 2.225A 之間，F(xiàn)AULT LED 熄滅，CHRG LED 亮起。
- 打開 LOAD1 并設(shè)置為 1A，驗證系統(tǒng)負(fù)載端子上的電壓 Vsystem 約等于 Vin。
- 關(guān)閉 PS1、PS2 和 LOAD1。
電路組件清單
必需電路組件
| 序號 | 數(shù)量 | 參考編號 | 部件描述 | 制造商及部件編號 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | C1 | 電容，X7R，1uF，50V，10%，0805 | MURATA，GRM21BR71H105KA12B |
| 2 | 3 | C3、C6、C13 | 電容，X7R，4.7uF，50V，10%，1210 | MURATA，GRM32ER71H475KA091B |
| 3 | 1 | C4 | 電容，X7R，10uF，10V，10%，0805 | MURATA，GRM21BR71A106KE51L |
| 4 | 2 | C5、C8 | 電容，芯片，X5R，0.1uF，10%，10V，0402 | AVX，0402ZD104KAT2A |
| 5 | 1 | C7 | 電容，X5R，0.68uF，10V，10%，0402 | MURATA，GRM155R61A684KE15D |
| 6 | 1 | C9 | 電容，X5R，100uF，6.3V，20%，1210 | TAIYO YUDEN，LMK325BJ107MM - T |
| 7 | 2 | D1、D5 | SMD，肖特基勢壘整流器 | CENTRAL SEMI，CMSH3 - 40MA |
| 8 | 1 | D2 | SMD，肖特基二極管，SOT - 23 | CENTRAL SEMI，CMPSH1 - 4 |
| 9 | 1 | L1 | 功率電感器，10uH，20%，3.0A，105mΩ，2525 | VISHAY，IHLP2525CZER100M01 |
| 10 | 2 | R4、R8 | 電阻，芯片，0.05 歐姆，1/2W，1%，1206 | IRC，LRC - LR1206 - 01 - R050 - F |
| 11 | 1 | 電阻，芯片，100K，1/16W，1%，0402 | VISHAY，CRCW0402100KFKED | |
| 12 | 1 | R7 | 電阻，芯片，1M，1/16W，1%，0402 | VISHAY，CRCW04021M00FKED |
| 13 | 1 | U1 (Option A) U1 (Option B) | 2A 單芯片 2 節(jié)鋰離子電池充電器 | LINEAR TECH.，LT3650EDD - 8.4 LINEAR TECH.，LT3650EDD - 8.2 |
額外演示板電路組件
| 序號 | 數(shù)量 | 參考編號 | 部件描述 | 制造商及部件編號 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | C2 | 電容，SMT，22uF，50V 20% | SANYO，50CE22BS |
| 2 | 2 | C10、C11 | 電容，芯片，X7R，0.022uF，±10%，16V，0402 | AVX，0402YC223KAT2A |
| 3 | 1 | LED，紅色 | PANASONIC，LNJ208R8ARA | |
| 4 | 1 | D4 | LED，綠色 | LITE - ON，LTST - C190KGKT |
| 5 | 1 | R1 | 電阻，芯片，0，1/16W，0805 | VISHAY，CRCW08050000Z0EA |
| 6 | 2 | R2、R3 | 電阻，芯片，5.1K，1/4W，5%，1206 | VISHAY，CRCW12065K10JNED |
可選演示板電路組件
| 序號 | 數(shù)量 | 參考編號 | 部件描述 | 制造商及部件編號 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | C12 - OPT | 電容，芯片，X7R，0.01μF，10%，50V，0603 | AVX，06035C103KAT2A |
| 2 | 0 | HIROSE ELECTRIC，DF3A - 3P - 2DSA | ||
| 3 | 0 | R6 - OPT | 電阻，芯片，0402 | |
| 4 | 8 | E1 - E8 | 測試點，炮塔，.095" | MILL - MAX，2501 - 2 - 00 - 80 - 00 - 00 - 07 - 0 |
| 5 | 3 | JP1、JP2、JP3 | 2mm 單排引腳，3 針 | SAMTEC，TMM - 103 - 02 - L - S |
| 6 | JP1、JP2、JP3 | 分流器 | SAMTEC，2SN - BK - G | |
| 7 | 4 | 支撐，尼龍 0.375" 高（卡扣式） | KEYSTONE，8832（卡扣式） |
在實際設(shè)計中，大家可以根據(jù)這些信息來選擇合適的組件，構(gòu)建出性能優(yōu)良的鋰離子電池充電電路。在操作過程中，你是否遇到過類似充電器設(shè)置和調(diào)試的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。
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