基于LTC4000的DC1830B-A/B電池充電器控制器及電源路徑管理器演示電路解析

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電池充電管理和電源路徑控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天我們就來深入了解一下基于LTC4000的DC1830B-A/DC1830B-B演示電路，它在電池充電器控制和電源路徑管理方面有著出色的表現(xiàn)。

文件下載：DC1830B-A.pdf

一、電路概述

1.1 基本功能

演示電路1830B是一款以LTC4000為核心的電池充電器控制器和PowerPath?管理器。它需要連接前端DC/DC電源才能構(gòu)成完整的充電器解決方案。該電路輸出電壓范圍為3V - 30V，使用提供的PFET時(shí)輸出電流可達(dá)6.5A，若采用更高耐壓的PFET或增加PFET數(shù)量，輸出電壓可高達(dá)60V，電流可達(dá)13A。DC1830A的參考設(shè)計(jì)針對(duì)4節(jié)LiFePO?（14.6V/5A）應(yīng)用。

1.2 定制性

DC1830B具有很強(qiáng)的定制性，能適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。其輸出電壓和電流可根據(jù)具體需求進(jìn)行調(diào)整，通過改變 (R{OFB2 }) 和 (R{BFB 2}) 可以設(shè)置不同的輸出電壓，還能使用微調(diào)電阻ROFBX和RBFBX精確調(diào)整所需的標(biāo)稱電壓。例如，要實(shí)現(xiàn)14.4V的電池浮充電壓，可將ROFB2和RBFB2改為86.6k，并在 (R{OFBX }) 和 (R{BFBX}) 處添加7.5M電阻以提高設(shè)置精度。其他參數(shù)也可根據(jù)LTC4000數(shù)據(jù)手冊(cè)的指導(dǎo)進(jìn)行調(diào)整。

1.3 應(yīng)用場(chǎng)景

該電路可用于多種便攜式應(yīng)用，如儀器、工業(yè)設(shè)備、電動(dòng)工具和計(jì)算機(jī)等。它能產(chǎn)生穩(wěn)定的5A/14.6V電池充電器輸出以及最大5.5A的系統(tǒng)輸出。

1.4 兩種版本差異

DC1830B - A提供電池充電器控制和電源路徑管理的完整解決方案。它在VOUT - SYS和BAT之間增加了第二個(gè)PFET（Q2），實(shí)現(xiàn)即時(shí)開啟功能，能使 (V{OUT - SYS }) 保持在較窄范圍內(nèi)，且在電池充滿電且前端DC/DC轉(zhuǎn)換器有電源時(shí)斷開電池連接，同時(shí)還配備熱調(diào)節(jié)電路來限制兩個(gè)PFET的溫度。而DC1830B - B僅提供簡(jiǎn)單的電池充電器控制解決方案，沒有電源路徑管理器，它刪除了第二個(gè)PFET和熱調(diào)節(jié)電路，電池始終在線， (V{OUT - SYS }) 跟蹤BAT電壓。

二、性能指標(biāo)

三、快速啟動(dòng)步驟

3.1 準(zhǔn)備工作

演示電路1830需與前端DC/DC轉(zhuǎn)換器配合使用，并根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行定制。它已配備了性能總結(jié)中所述設(shè)計(jì)的組件，并與LTC3845A降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了測(cè)試。同時(shí)，還有適用于LTC4000/LTC3789降壓 - 升壓組合的單獨(dú)演示板DC1721A。在確定電路值時(shí)，可參考LTC4000數(shù)據(jù)手冊(cè)第26頁的設(shè)計(jì)示例。

3.2 具體步驟

1. 設(shè)置輸入電源：將能夠提供60V和3A的輸入電源設(shè)置為24V，然后關(guān)閉電源。
2. 連接電源：在電源關(guān)閉的情況下，將電源連接到輸入端子VIN和GND。需注意，輸入電壓低于20V可能會(huì)因LTC4000的欠壓鎖定功能而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器無法啟動(dòng)；若需要進(jìn)行效率測(cè)量，可參考圖1的測(cè)試設(shè)置。
3. 啟用充電：將CHARGE跳線設(shè)置為ENABLE。
4. 開啟電源：打開輸入電源，確保輸入電壓不超過60V。
5. 檢查輸出電壓：檢查BAT輸出電壓是否為14.6V，若正常則關(guān)閉輸入電源。
6. 連接負(fù)載：連接一個(gè)能夠在16V下吸收6A電流的可變負(fù)載到輸出端子BAT和GND，并將電流設(shè)置為0A。
7. 再次開啟電源：打開輸入電源，若沒有輸出，可暫時(shí)斷開負(fù)載，確保負(fù)載設(shè)置不過高。
8. 調(diào)整參數(shù)：當(dāng)BAT輸出電壓再次穩(wěn)定后，在工作范圍內(nèi)調(diào)整負(fù)載和/或電源，觀察電池浮充電壓調(diào)節(jié)、充電電流等所需參數(shù)。
9. 觀察電流：將負(fù)載設(shè)置為恒壓模式，以便更輕松地觀察充電電流和涓流充電電流。對(duì)于DC1830B - A，在即時(shí)開啟區(qū)域（ ((V{OUT }<) 12.5V）可能會(huì)啟動(dòng)熱限制電路來保護(hù)Q2；Q1的可選熱限制電路（Q5、RNTC3、R8 - 12和U2）用于在VOUT - SYS出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間短路且熱條件不利（ ((T{A}>40^{circ} C)) 時(shí)保護(hù)Q1，但在熱條件不那么苛刻、VOUT - SYS可用電流較低或不需要對(duì)VOUT - SYS進(jìn)行連續(xù)短路保護(hù)的應(yīng)用中可能不需要。
10. 關(guān)閉電源：關(guān)閉輸入電源。
11. 連接負(fù)載和儀表：將輸出負(fù)載和儀表連接到VOUT - SYS輸出。
12. 禁用充電：將CHARGE跳線設(shè)置為DISABLE。
13. 再次開啟電源：打開輸入電源。
14. 觀察參數(shù)：當(dāng)VOUT - SYS再次穩(wěn)定后，在工作范圍內(nèi)調(diào)整負(fù)載和/或電源，觀察輸出電壓調(diào)節(jié)、紋波電壓、效率、輸入和輸出電流限制等所需參數(shù)。

四、元件清單

4.1 DC1830B - A所需電路元件

包括各種電容、二極管、MOSFET、電阻和集成電路等，如電容C1（AVX, 0603ZD475MAT2A）、MOSFET Q1和Q2（VISHAY, SI7135DP - T1 - GE3）、集成電路U1（ANALOG DEVICES, LTC4000EUFD#PBF）等。

4.2 額外演示板電路元件

部分元件為可選元件，如電容CC1、CIGATE等，電阻R1、R2等，以及MOSFET Q3、Q4等。

4.3 硬件元件

包括測(cè)試點(diǎn)、接頭、連接器和尼龍支柱等，如測(cè)試點(diǎn)E1 - E21（MILL - MAX）、接頭JP1 - JP4（SAMTEC）、連接器J1 - J9（KEYSTONE）等。

4.4 DC1830B - B所需電路元件

與DC1830B - A有部分相同的元件，也有一些不同之處，如減少了部分元件的數(shù)量。同樣也有一些可選元件，如電容、電阻、MOSFET等。

五、原理圖

文檔中提供了DC1830A的原理圖（圖3）以及修改后的DC1619A與DC1830A配合使用的原理圖（圖4）。這些原理圖展示了電路的具體連接和元件布局，對(duì)于深入理解電路的工作原理和進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化非常有幫助。

六、注意事項(xiàng)

6.1 ESD防護(hù)

該電路是靜電放電（ESD）敏感設(shè)備，帶電設(shè)備和電路板可能會(huì)在無察覺的情況下放電。盡管產(chǎn)品具有專利或?qū)Ｓ?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/保護(hù)電路/" target="_blank">保護(hù)電路，但高能量ESD仍可能對(duì)設(shè)備造成損壞。因此，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)腅SD預(yù)防措施，以避免性能下降或功能喪失。

6.2 法律條款和條件

使用評(píng)估板需遵守相關(guān)協(xié)議。除非購買了評(píng)估板，否則使用評(píng)估板即表示同意相關(guān)條款和條件。評(píng)估板僅用于評(píng)估目的，不得用于其他用途，且不得出租、租賃、出售、轉(zhuǎn)讓等。同時(shí)，要注意保密，不得向其他方披露或轉(zhuǎn)讓評(píng)估板的任何部分。若停止使用評(píng)估板或協(xié)議終止，需及時(shí)將其歸還ADI。此外，還需遵守出口規(guī)定，不得將評(píng)估板直接或間接出口到其他國家，并遵守美國聯(lián)邦出口相關(guān)法律法規(guī)。

通過對(duì)DC1830B - A/DC1830B - B演示電路的詳細(xì)了解，電子工程師們可以更好地將其應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中，為各種電子設(shè)備提供高效、可靠的電池充電和電源管理解決方案。大家在實(shí)際使用過程中，有沒有遇到過類似電路的一些特殊問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。