Jellemzők Töltés ellenörző li-ion akkumulátorok
Terjedésével a „zöld” technológiák egyre nagyobb figyelmet fordítottak a hatékonyságot tápegységek. Chip ellenőrzés áramforrások is csökkenti a teljes rendszer költsége, a kapcsolási veszteségek, a méret a készülék és az interferencia. A cikk ismerteti a végrehajtása a technológia, hogy állítsa be a fojtószelep áramkörök a primer kör a töltő és a LED meghajtó. A kimeneti áram és feszültség stabilizált referencia feszültség jelet egy további fojtótekercs.
A cikk leírja, néhány jellemzője a töltés vezérlők lítium-ion (Li-ion) akkumulátorok, alapján megállapított lineáris és kapcsoló szabályozók.
Az egyik lényeges alkotóeleme a mai hordozható eszközök alig változott az elmúlt években, lítium-ion akkumulátor, ahol a legjobb teljesítményt közül számos egyéb kémiai áramforrás használható hordozható alkalmazásokat. Kétségtelen, hogy a kapacitás nőtt jelentősen javult, és egyéb jellemzőit, amely bővítette a funkcionalitását a hordozható eszközök, de az alapelv működésének és a töltési algoritmus sokat változott [1-7].
Átlagban, hogy teljesen töltse fel az lítium-ion akkumulátor kapacitása 1 Ah a töltőáram 1 A igényel egy óra. használt manapság gyakran nem tud USB-adapter áram 500 mA, ezért a töltési idő is eltarthat akár 2-4 óra vagy annál több. Az egyik problémák, amikor a töltés nagy folyó, - hő. Mivel a kimeneti feszültség mindenütt elérhető hálózati és USB-adapter 5 V és az üzemi feszültség az akkumulátor: 3,7 ... 4,2 V, az átlagos érték a töltés hatékonysága az adatkezelő, épül alapján egy lineáris vezérlő nem lehet jobb, mint 74% ( 3.7 / 5.0), és a maximális - 84% (4,2 / 5,0). Az 1. ábra a területen lehetséges teljesítmény veszteség a vezérlő töltés közben. Így, amikor az akkumulátor töltési áramerősség 1 A maximális veszteség lenne mintegy 1,3 watt. Meg kell jegyezni, hogy ez nem elkerülhetetlen hőleadás kapcsolódó felhalmozási energia az akkumulátorban későbbi felhasználásra, és a hő okozta a fűtés a töltés vezérlő IC chip. Ahhoz, hogy csökkentsük a nem kívánt melegítését a kristály a folyamat az akkumulátor töltése, szükség van, hogy növelje a hatékonyságot a vezérlő, ami úgy érhető alkalmazásával impulzusvezérelt vezérlők. Ezen túlmenően, azok felhasználása potenciálisan felgyorsítja a töltési idő.
Ábra. 1. megoszlása teljesítményveszteség az akkumulátor töltése közben
Töltés vezérlők alapján létrehozott lineáris szabályozók osztály utak áramló terhelő áram és töltés (PowerPath Technology), a feszültség esetén egy kisebb terhelési áram egyenlő VOUT majdnem 5 (VIN), és az akkumulátor feszültsége
VBAT = 3,7 V. Ez a töltés vezérlő lineáris szabályozó nem hatékony. Amikor egy nagy a terhelésen átfolyó áram akkumulátor csatlakozik ahhoz, és tovább, ha VIN = 5 V, VOUT = VBAT = 3,7 V (lásd. Ábra. 2). Ebben az esetben, egy elhaladó tranzisztor nem hatékony a töltés vezérlő. Mind az első és a második esetben van tárolva egy feszültségesés összeget elemei rendelet VIN - VOUT = 1,3 V vagy VOUT - VBAT = 1,3 V, ami nem kívánatos teljesítmény veszteség. A funkció jelenik meg a blokk diagram 2. ábra áll az a tény, hogy az akkumulátor csatlakoztatása a terhelés eszközt használunk, amely mint az „ideális” (a továbbiakban - tökéletes, Ed ..) a dióda.
Ábra. 2. Az egyszerűsített tömbvázlata a töltőkészülék az elválasztási áramlási útvonalak a töltés és a terhelés áramok
Mit jelent az a tervezett Linear Technology cég szakértői kifejezés „ideális” dióda? [3, 7]. Széles körben használt Schottky dióda különböznek, mint a többi félvezető diódák kis előre feszültségesés, nagy kapcsolási sebesség. Ha ezt a diódát, mint egy félvezető kapcsoló, például, a rendszerek automatikusan csatlakoztassa az akkumulátort, hogy a terhelés vagy a hálózati adapter általában használt egyszerű áramköri rögzítés vagy, a fő hátránya, amely - egy viszonylag nagy feszültségesés a dióda. Növelésével az áramot, és a teljesítmény veszteség növekszik rajta. A probléma megoldására használhatjuk, mint egy dióda a MOSFET. Az ötlet nem új, de a Linear Technology cég szakembereinek a dióda helyett egy MOS tranzisztor is javasolta meghatározására alkalmas módszer a bekapcsolás pillanatában ideális dióda zárt és nyitott állapotban. Erre a felügyelt közötti feszültségesés a forrás (anód) és az elvezetés (katód) a tranzisztor. Ebben az esetben - egy MOS tranzisztor N-típusú csatornák. Abban az időben a kapcsolat a bemeneti feszültség, persze, ha a bemeneti feszültség nagyobb, mint a kimeneti áramot a védődiódát tranzisztor ömlik a terhelést. A tranzisztor kinyit, és a feszültségesést az egyenlő ILoad ∙ RDS. ahol RDS - ellenállása a lefolyó-forrás átmenetet. Általános szabály, hogy ez a feszültség mintegy tízszer kisebb, mint a feszültségesés a Schottky dióda. Ha az anód feszültség kisebb, mint a katód, a tranzisztor zárva van.
Monitorozására feszültségesés a tranzisztor, egy különleges erősítő. A probléma az, hogy hogyan válasszuk ki az értéket a kapcsolási küszöb feszültség nagyságát és a hiszterézis komparátor. Például, ha megnyitja a tranzisztor feszültségesés 25 mV, és közel 5 mV, ez vezethet az a tény, hogy a kulcsot csak zárt kis terhelésnél áramlatok. A küszöbértéket szinten -5 mV vezet az a tény, hogy az áram a terhelést a bemenet. Ahhoz, hogy ezek a problémák megszűnjenek a feszültségesés között a lefolyóba, és tranzisztor forrás tartjuk nyitva egy speciális szervo erősítő 25 mV. A növekedés a terhelési áram is nőtt, és a vezérlő feszültség a tranzisztor kapu, és ennek következtében, csökkent ellenálló a nyitott csatorna. Ily módon a feszültségesés a tranzisztor tartjuk szinte állandó 25 mV.
Egy bizonyos ponton, a jelenlegi növeli a feszültségesést a tranzisztor elkezd emelkedni arányosan a jelenlegi (ILoad ∙ RDSON). A 3. ábra az áram-feszültség jellemzőit a Schottky dióda (B530C) és az ideális dióda [3, 7]. Javasolt MOSFET ellenőrzési módszer lehetővé teszi, hogy minél simább kapcsoló tranzisztor, és még kis terhelő áramok, hogy megkapja a minimális feszültség különbség a lefolyó és a forrás.
Ábra. 3. Az áram-feszültség jellemzőit ideális dióda és a Schottky dióda
A chip LTC4358 (Lineáris Tech-nológia) materializált ötlete ideális dióda egy olyan beépített-kristály MOSFET N-csatornás típusú, amelynek az ellenállás (RDSON) a nyitott csatorna 0,02 ohm. IC tápfeszültség 9,0 ... 26,5; maximális áramerősség: 5 A; míg a tranzisztor kikapcsol, ha meghaladja a jelenlegi korlátot - 0,5 mikroszekundum. LTC4358 chip hivatott felváltani a diódák a kapcsolóüzemű tápegység áramkörök, amelyre a terhelés csatlakozik, épül alapján a létesítmény vagy rendszer. A grafikonok a által disszipált teljesítményt egy ideális dióda (LTC4358) és a Schottky dióda B530C típusú a 4. ábrán látható A chip LTC4358 gyártott-DFN 14 házban, és a mérete 4 × 3 mm.
Ezen kívül a cég Linear Technology kínál más IC-k, például LTC4352 / 55/57, LTC4411 / 13/16 IC LTC4352 / 55/57 és LTC4416, sőt, ideális dióda vezérlő, és erre a célra használ külső MOSFET tranzisztor egy chip LTC4411 / 13 - épül. Miniatűr LTC4411 IC tervezték automatikus váltás között a hálózati adaptert és az akkumulátort a rendszereket, amelyek alapján szerelési OR. Bemeneti feszültség forrása 2,6 ... 5,5 V, az áramfelvétel egy statikus üzemmódban 40 mA (terhelés áram 100 mA). A maximális ellenállása a nyitott csatorna beépített MOSFET P-típusú csatorna 0,14 ohm, az áram maximális erőssége - 2,6 A, a szivárgó áram - kevesebb, mint 1 mA. A chip védelmet nyújt a túlmelegedés a test. nincs szükség további külső elemek csatlakoztatásához szükséges az LTC4411 IC. LTC4411 chip gyártott SOT-23-5 csomagot.
A töltési vezérlő LTC4066, LTC4085, épített alapján egy lineáris vezérlő van megvalósítva, ideális dióda. IC tápfeszültsége 4,35 ... 5,50 V Ellenállás ideális dióda hogy használják, hogy csatlakoztassa az akkumulátort a terhelés áram 3 A mindössze 50 milliohm. A vezérlők vannak kialakítva, hogy korlátozza a bemeneti áram a 100 vagy 500 mA. LTC4066 chip 24 gyártott a házban-QFN (4 x 4 mm).
Reakcióvázlat közvetlenül az akkumulátor csatlakoztatása, hogy a terhelés, és a töltés vezérlő, létrehozott alapján egy lineáris vezérlő jellemzi az egyszerűség, és eszközök alapján készült e architektúra, - alacsonyabb költségek mellett. Azonban aligha lehet ajánlani a használatát ez a topológia, mert nagy a valószínűsége a chip túlmelegedés nagy terhelés alatt áramlatok. Közvetlenül az akkumulátor csatlakoztatása a terhelés éri el a minimális feszültség szint változása a terhelés.
veszteségi teljesítmény probléma is tárolja a töltésvezérlő alapuló folyamatos kiigazítást, az elválasztó áramlási útvonalak terhelés és töltőáramok. Nagyobb hatékonyság érhető el segítségével a kapcsolóüzemű, amely lehetővé teszi, hogy hozzon létre annak alapján vezérlők akkumulátor töltő áram nagyobb, mint 10 A. Ezen felül, ezek az adatkezelők gyakran használt elválasztási technológia perkolálási utak töltés és terhelési áramok, a fő előnye, amely a magas megbízhatóság.
További információ a töltés a chipek megtalálható [2-6].