作者
Jamie Liang
文章来源
Cytech Engineer

基于ADI LTC4020高效率 宽输入电压范围升降压充电解决方案

便携式电子设备,例如医疗设备、车载通讯、户外勘测仪器仪表等等,一般都带有内置电池,而带有电池的设备,经常都需要考虑充电的问题。如果设备电源输入端能够兼容足够宽的电压,能够使用各种电源补充电量,同时为设备供电,那么将极大的拓宽设备的适应性和应用范围。

一般常见的电源适配器输出电压分为5V、9V、12V、15V、19V、24V等等。汽车车载电源一般分为12V和24V两种

假如有一种充电管理芯片可以覆盖以上所有输入电压范围,并且可以支持太阳能电池板供电,带MPPT功能,是不是很理想呢?

LTC4020充电管理方案

接下来就为大家介绍可以实现上述功能的ADI 的LTC4020充电管理方案。

特点

  1. 支持4.5-55V宽电压输入。
  2. 支持输出电压高于、低于、等于输入电压。
  3. 支持CC模式、CC/CV模式、四步三阶段铅酸电池充电模式。
  4. 带MPPT功能,可以支持太阳能电池板供电。
  5. 支持C/10充电模式,对过度放电池在充电初级阶段进行小电流预充电。
  6. 支持充电定时功能,可以通过一个简单的外部定时电容设置充电截止时间。
  7. 支持PowerPath功能,设备输入电源断开或输入功率不足时候系统自动接通电池给负载供电,设备输入电源正常状态下系统可以一边给电池充电一边给负载供电,电池完全没电状态下,系统可以保证给负载供电同时对电池进行充电。
  8. 支持电池温度监测,系统检测到电池温度异常,终止充电。
  9. 具备电池故障检测功能。
  10. 具有两个状态指示引脚,用二进制编码形式指示系统工作状态,低电平有效,可以支持外接LED指示灯。

应用场景

  1. 便携式工业、医疗设备。
  2. 太阳能供电系统。
  3. 车载设备。

方案

LTC4020:结构紧凑的四管升降压主变换拓扑+Powerpath控制器。
工作频率范围:50-500K。

典型应用电路 (图片來源:ADI资料)

 为了方便中小客户可以快速的使用此方案,骏龙科技的技术人员开发了成品电源模块。

基于LTC4020设计的紧凑型升降压充电器 -- MCM4020

模块正面

  • 尺寸:58*35*8mm
  • 工作频率:325K
  • 样机输入输出参数:Vin:15-50V,Vout:21-28V(输出最高可达55V,绝对极限耐压60V),电池浮充电压:26V,CC/CV Mode
  • 最大输出电流:8A,电池充电模式可以通过改变电阻设定,输出电压、电流可以按照客户需求定制。
  • 散热方式:按照不同应用环境,可以选装不同尺寸散热片,可采用自冷或者风冷模式。

效率测试

  • 环境温度:25℃
  • 万用表:FLUKE 17B+
  • 电子负载:KL293A
  • 说明:模块效率测试分为裸板测试和带散热片测试,所有输出电流均为该条件下允许的最大输出电流,判断标准为整个板上器件表面最高温升在器件额定范围内
Vln lin Pin Vout Iout Pout Eff Ploss 散热片
17.49 10.05 175.77 25.93 6.50 168.42 95.81% 7.36 铝散热片
17.52 9.23 161.71 25.93 5.99 155.24 96.00% 6.47 铝散热片
25.13 6.99 175.66 25.93 6.59 170.96 97.32% 4.70 铝散热片
31.83 5.50 175.07 25.93 6.55 169.84 97.02% 5.22 铝散热片
51.20 3.47 177.66 25.93 6.59 170.96 96.22% 6.71 铝散热片
40.68 4.34 176.55 25.93 6.58 170.62 96.64% 5.93 大散热片
49.80 5.04 250.99 25.93 9.31 241.28 96.13% 9.71 大散热片
24.42 9.90 241.76 25.93 9.05 234.54 97.01% 7.22 大散热片
19.57 9.91 193.94 25.93 7.23 187.34 96.60% 6.59 大散热片

红外图像

输入输出条件:

VIn

Iin

Pin

Vout

Iout

Pout

Eff

Ploss

散热片

25.13

6.99

175.6587

25.93

6.593

170.9565

0.973231

4.70221

铝散热片

 

分析:各个器件温度正常

输入输出条件:

VIn

Iin

Pin

Vout

Iout

Pout

Eff

Ploss

散热片

31.83

5.5

175.065

25.93

6.55

169.8415

0.970163

5.2235

铝散热片

 

分析:各个器件温度正常

输入输出条件:

VIn

Iin

Pin

Vout

Iout

Pout

Eff

Ploss

散热片

49.8

5.04

250.992

25.93

9.305

241.2787

0.9613

9.71335

大散热片

分析:器件温度正常

 输入输出条件:

VIn

Iin

Pin

Vout

Iout

Pout

Eff

Ploss

散热片

24.42

9.9

241.758

25.93

9.045

234.5369

0.970131

7.22115

大散热片

 

分析:器件温度正常

ADI 的LTC4020是一款性能全面、优秀的电池管理芯片。

上述的MCM系列电源模块依托ADI的高性能电源控制方案,由骏龙科技的设计研发团队完成开发。目前有标准型号,同时也支持定制开发,让客戶节约系统开发时间,降低电源系统风险,节约开发成本。

有需要此方案或者电源模块的客户,请与骏龙科技有限公司联系。

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