用于 48V 电源的完整单 IC 电源管理电池维护 / 后备系统-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

提高便携性是电子设备一个共同的发展趋势;就是因为有人“拔掉了电源插头”设备就被关断了，这种说法不再会被普遍接受。为了实现便携式功能，设备必须内置高级电源管理系统，其可控制从可用能量源至合适系统的电源通路、保持后备元件处于满充电和就绪状态、并确保系统始终拥有足够的功率。

对于许多便携式设备 (例如：工作在低电压和低功率级别的智能手机或平板电脑)，我们拥有现成的精致、单 IC 电源管理解决方案。面向高功率和高电压系统 (比如：许多工业或医疗设备所需的此类系统) 的电源管理解决方案通常需要使用笨重和复杂的专用分立式组件解决方案。LTC4020 把先进的电源管理功能整合到一款高电压和高功率单 IC 解决方案中，从而简化了这些环境中的电源管理。

LTC4020 具有一个四开关降压 / 升压型 DC/DC 电源转换器、针对优化电池充电的支持、以及凌力尔特专有的电源通路 (PowerPathTM) 系统 / 电池电源管理功能。LTC4020 能针对负载变化、电池充电要求和输入电源限制条件来管理系统输入电源、后备电池和转换器输出之间的功率分配。

单电感器 DC/DC 降压 / 升压控制器可接受高达 55V 的输入电压，并产生低于、高于或等于输入电压的输出电压。内置的电池充电器可通过配置以提供专为基于锂的电池而优化的恒定电流 / 恒定电压 (CC/CV) 充电模式、3 级铅酸电池充电模式或者改进型定时器充电终止恒定电流算法 (CC)，该算法类似于锂电池充电模式，但其不包含低电压预查验和充电周期重启功能。

采用 CC 模式充电以放宽针对 48V 铅酸电池充电器的规则要求

当 LTC4020 被配置在专为铅酸电池而优化的充电模式中时，吸收充电期间的调节电压为典型电池系统电压的 120% (即：对于一个“12V”铅酸电池为 14.4V)。不幸的是，内置的铅酸电池充电算法不能用于 48V 系统电池，因为吸收充电电压将超过 LTC4020 的最大工作电压。这可以通过实现一个采用恒定电流 (CC) 充电算法的高电流浮动充电器来轻松地解决。

CC 充电算法通过将 LTC4020 的 MODE 引脚置于不连接状态来启用。一个反馈电阻分压器负责设置对应于 VFB = 2.5V 的期望电池浮动充电电压。CC 充电算法启用最大编程充电电流，直至达到浮动调节电压。当保持浮动调节电压时，铅酸电池浮动充电器必须能够持续地向电池供应电流，因此充电功能不会终止。 CC 充电模式能够通过设定 TIMER = 0V 来适应这一要求，采用这种设置将停用定时器功能，进而停用充电终止功能，于是充电循环将无限期地继续下去。

具有后备铅酸电池的 48V 系统电源

图 1 示出了将 LTC4020 配置为具有一个集成型后备电池浮动充电器的 48V 系统电源之情形。该电源的核心组件是一个平均电流模式降压 / 升压型 DC/DC 控制器，其采用了 4 个外部 NFET 作为开关元件，能提供 265W 的可用系统输出功率。

图 1：具有 265W 转换器输出能力、5A 电池充电电流和 53.75V 系统 / 浮动充电电压输出的 36V~55V 至 24 节铅酸电池 (48V) 浮动充电器 / 系统电源

该转换器依靠一个 36V 至 55V 的输入电源供电运作，其平均电感器电流被限制在 8.3A。转换器电流限值利用两个与 SiS862DN 开关 FET M1 和 M2 相串联的 6mΩ 检测电阻器 (RSENSE1 和 RSENSE2) 来设置。在整个工作电压范围内，DC/DC 转换器可在其输出端上提供至少 5A 的电流。

RSHDN1 和 RSHDN2 在 SHDN 引脚上形成了一个分压器，其负责将输入停机电压设定为 VIN = 35V，从而在输入低于 35V 时停用 DC/DC 转换器和电池充电器功能，这就可在电源使能时提供满负载电流。这里使用的 SiS862DN 开关 FET 具有各 10nC 左右的典型 QG，因此，当利用电阻器 RT 将工作频率设定为 250kHz 时，VIN = 55V 条件下的 QG(TOTAL) • fO 处在 LTC4020 的规定 INTVCC 传输元件 SOA 指标范围内。

如前文所述，该 IC 采用一种恒定电流 / 恒定电压充电模式来对一个含 24 节 (48V) 铅酸电池的后备电池组进行充电和保持。最大电池充电电流由 RCS 设置为 5A，到实现了 53.75V 的满充电浮动电压时可提供该电流。电池电压利用一个电阻分压器 (RFB1 和 RFB2) 来监视，其负责设置 53.75V (即每节电池 2.24V) 的满充电浮动电压。该分压器通过 FBG 引脚来参考，当 LTC4020 处于运作状态时，FBG 引脚短路至地，而当该 IC 停用时，FBG 引脚则变至高阻抗，从而减小了电池上的寄生负载。

LTC4020 优先向系统负载和电池充电功能电路供电，而系统负载的优先级始终高于充电电源，因此在承担重负载期间如有必要将减小电池充电电流。倘若系统负载超过了 LTC4020 DC/DC 转换器的供电能力，那么电池电流将改变方向，而且负载电流将由电池提供以补充转换器输出。

当 VIN 电源断接时，所有的 LTC4020 功能将终止，电池负责向输出提供所需的功率。从电池经由转换器的反向传导被开关 FET M4 所阻断，电池电压监察电阻分压器通过引脚 FBG 实现断接，流入 IC 的总电池电流减小至 10µA 以下，从而可在需要一种无负载储存条件时最大限度地延长电池寿命。

图 2：针对图 1 所示电路的最大电池充电电流

图 3：可用转换器输出电流 (系统负载电流 + 电池充电电流) 与输入电压的关系

结论

LTC4020 是一款单 IC 电源管理解决方案，适用于任何需要电池后备或电池供电型远程操作的高功率设备。集成型降压 / 升压 DC/DC 控制器能够为一个高于、低于或等于输入电压的电压轨供电。该 IC 运用了一种智能电源通路 (PowerPath) 拓扑，其将控制器输出合并到一个全功能多化学组成电池充电器中。该充电器包括一个用于充电循环控制和实时充电循环监察的内部定时器，其采用二进制编码状态引脚。三种引脚可选的充电模式利用优化的充电特性提供了适合大多数常见电池类型的通用性。

关键字：电源电池系统编辑：探路者引用地址：用于 48V 电源的完整单 IC 电源管理电池维护 / 后备系统

上一篇：去耦与ADC接口
下一篇：PLL的电源管理设计

推荐阅读最新更新时间：2023-10-12 22:52

气体泄漏超声检测系统的研究与设计

　　目前,工业上和生活中均大量用到用于储存和输送压缩气体的压力容器,如气缸、气罐、煤气管道等。由于各种原因,容器会产生漏孔从而发生气体泄漏。据估计,工业上由于泄漏而损失掉的压缩气体平均占到40%左右。泄漏不但会造成能源的浪费,而且如果是有害气体的话,还会对空气造成污染。因此,准确地判断和定位产生泄漏的位置,对于提高企业的生产效率和节约能源具有重大的意义。　　传统的泄漏检测方法如绝对压力法、压差法、气泡法等,操作复杂并且对技术人员要求较高,而且不具有实时性。目前,工业上广泛利用泄漏产生超声波的原理来进行泄漏检测。利用超声波检测气体泄漏位置,不仅方法简单,而且准确可靠。基于此,本文研究并设计了一种新型的超声波气体泄漏检测系统。 1

[测试测量]

气体泄漏超声检测<font color='red'>系统</font>的研究与设计

基于虚拟仪器的振动信号采集与处理系统

0 引言桥梁健康监测通过对桥梁结构状态的监测与评估，为其在特殊气候、特殊交通条件下或运营状况严重异常时触发预警信号，分析评估桥梁使用寿命，并为桥梁的养护、维修与管理决策等提供科学的依据。桥梁健康监测需要大量的硬件和软件支持，传统仪器虽然有很多优点，但是使用功能单一，价格昂贵，虚拟仪器已经在测量控制行业得到了迅速的发展，其综合了计算机强大的计算功能，以及和通信网络的技术融合，使得桥梁的远程实时监测成为现实。 LabVIEW作为一款图形化编程平台，它在数据采集(DAQ)、虚拟仪器软件框架(VISA)、通用接口总线(GPIB)及串口仪器控制、图像处理、数据分析和图表显示方面都具有强大的优势。该文主要利用虚拟仪器搭建了

[测试测量]

基于虚拟仪器的振动信号采集与处理<font color='red'>系统</font>

语音通信保密系统设计

现在的社会是一个高度信息化的社会，手机、可视电话、多媒体、网上视频聊天等多种语音视频通信方式日益普及化。伴随而来的是通信安全问题，随着当今社会通信技术的发展，远程监听、盗听等一系列安全问题不断出现，如何有效地保护好语音通信的安全、防止信息被窃听成为了时下人们讨论以及研究的焦点，因此，针对这些问题，各种语音保密电路以及加密器件应运而生。如今，通信保密技术已经广泛应用于民间通信与军事科技通讯中。本文从低成本角度考虑，以51单片机为核心，设计一个能够为一般通信装置进行通信活动提供安全保障的语音通信保密系统。该系统可以通过设置密钥，来确保通信内容的语音发送加密和语音接收解密，保障在两个通信设备之间通信时，通过该系统的保障，可以防止

[单片机]

LG电子智能家庭服务系统获CES创新大奖

近日，由LG电子研发的更具便捷性的智能家庭服务系统(Smart Home Service)亮相国际消费电子展，并凭借其直观界面和出色性能荣获2013 CES创新大奖。　　据了解，LG电子智能家庭服务系统整合了强大的智能共享技术(Smart Share)与智能管理功能(Smart Control)，使消费者能够完全控制家中的智能家庭环境。即使不在家，也可遥控家中的洗衣机完成洗衣任务，查看冰箱内储存的食物、控制吸尘器清洁地板。此外，利用LG智能电视和动感遥控器(Magic Remote)，人们坐在沙发上就能控制洗衣机或多功能烤箱，让你从此将摆脱家务琐事的羁绊。　　“LG智能家庭服务系统真正实现了将技术聚合带入普通

[家用电子]

机载冗余图像处理系统的设计与实现

0 引言 DVI(数字视频接口)是当前数字显示领域研究和应用的热点，面向DVI输出的视频处理技术不仅解决了显示器高分辨率、高刷新率等问题，而且提高了稳定性和显示性能，并进一步降低了平板显示器的成本。因此，面向DVI输出的视频控制器的研究具有十分重要的现实意义。根据DVI标准，一条TMDS通道可以达到165 MHz的工作频率和10 b接口，也就是可以提供1.65 Gb/s的带宽，这足以应付1 920x1 080@60 Hz(23寸LCD)的显示要求。另外，为了扩充兼容性，DVI还可以使用第二条TMDS通道，这样其带宽将会超过3 Gb/s。也正是由于其较高的带宽优势，目前DVI已经成为了IT业界最具前途的规范。 DVI具

[嵌入式]

基于M—BUS的趣低功耗数据采集系统

引言　　随着社会的迅速发展，智能小区逐渐进人人们的生活，而自动抄表系统是智能小区的重要功能之一。在水、电、气管理方面，采用自动抄表技术，不仅能节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计或誊写而造成帐单出错的现象，使水、电、气管理部门能及时准确获得数据信息。另外用户不再需要与抄表者预约上门抄表时间，还能迅速查询帐单，所以这种技术越来越受到用户欢迎。　　针对目前市场上自动抄表系统价格不菲的现状，设计一种由零功耗磁敏传感器产生脉冲信号，利用MSP430系列超低功耗单片机的捕获功能捕获信号的数据采集系统。该采集系统价格相对低廉，性能可靠，适用于水、煤气、电表的远传采集；数据传输总线选用M-BUS，传输速度快、距离远、可

[单片机]

空气推着汽车跑雪铁龙空气混合动力系统

2013年初的日内瓦车展上，标致-雪铁龙带来了一款空气混合动力原型车，这款基于雪铁龙C3的混动车型与此前广泛使用的油电混合动力车型有很大的区别，而此次上海车展它又来了，而且我们还访问到了这套系统的设计师莫卡顿先生，他为我们详细介绍了这套系统，并解决了我们心中的不少疑问。莫卡顿先生简历莫卡顿（Karim Mokaddem）现任标致雪铁龙集团空气混动项目执行经理和 Technoboost 总裁， Technoboost是由标致雪铁龙集团和法国政府出资共建的一家合资企业。1996年他在法国石油研究院（IFP）开始职业生涯。他曾担任的职位包括内燃机工程师，项目经理和内燃团队带头人。莫卡顿先生拥有机械工程专业理学硕士学位

[汽车电子]

空气推着汽车跑雪铁龙空气混合动力<font color='red'>系统</font>

中国研究人员提出新质子传导电解质设计原理可用于固态氧化物燃料电池

据外媒报道，上海交通大学密西根学院（UM-SJTU JI）陈倩栎教授及其合作者提出一种新设计原理，将具有高质子电导率的钙钛矿材料，用作固态氧化物燃料电池的电解质材料。（图片来源：上海交通大学）固态氧化物燃料电池是一种电化学装置，将氢气、天然气等燃料，从化学能直接转化为电能。同时，具有能量转换效率高、清洁环保等优点。然而，目前，固态氧化物燃料电池的工作温度普遍较高，约为700-1000°C，这对电池组件材料的耐高温性提出了严格的要求。使用质子导电陶瓷，作为燃料电池的电解质材料，有望将运行温度降至450-700°C，大大降低生产成本。然而，其质子导电率需要进一步提高，以实现此类中等温度燃料电池的商业化。研究人员认为

[汽车电子]