高集成度电池充电器 IC 用例:备用电池系统

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在本用例中,我们将全集成开关充电器 IC用于备用电池系统。

备用电池系统应用广泛,如太阳能户外摄像头、照明和小型电池系统(如 4G/5G 接入点)等,它们均需要多电池充电器来供电。而多电池充电器的传统解决方案由多个分立功率 MOSFET 和多个辅助组件组成。

在传统的分立式解决方案中,设计人员至少需要两个功率 MOSFET 用于充电器的 DC/DC 变换器:一个功率 MOSFET 用于防止电池电源回流到输入端;如果需要电池的电源路径管理功能,则还需要另一个MOSFET。包含了传感电路、补偿电路、PWM 发生器和驱动器的控制回路也必不可少。 另外,还需要提供保护电路、指示输入源或操作条件任意变化的电路,以及其他功能电路。

繁多的分立元件将导致设计过程过于复杂,缺乏灵活性,并且电路板尺寸过大,以及BOM 成本过高。

MP2759 是一款高度集成的开关充电器,专为 1 至 6 节串联锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂电池组的充电应用而设计。该 IC 将三个功率 MOSFET 以及可编程模拟控制电路集成到一个 3mmx3mm 的封装中,只需很少的外部组件即可实现安全可靠的运行。

由于 1 至 6 个串联电池具有很强的灵活性,这种全集成解决方案提高了转换效率、缩短了上市时间并节省了设计成本(大多数最多支持6 个串联电池的解决方案均为非集成方案)。 这意味着,设计人员可以使用相同的部件,只需更改连接到外部引脚程序的电阻,即可用于不同的电池组。

MP2759 可以通过设置外部电阻器对输入电压调节回路进行编程。当太阳能电池板有充足光照时,充电器 IC 会根据需要调节最大充电电流和电池电压;当IC 检测到太阳能板因光照不足而电压下降时,则会相应地降低充电电流,以防止输入电压崩溃。无需任何额外电路,MP2759 能够在不同光照条件下从太阳能板汲取最大功率,从而实现了最大功率点跟踪 (MPPT)。 最终,IC得以 实现最快的充电时间,并在电源能量微弱时保持备用电池充满电。

如果电源能量完全消失,MP2759会切换至电池供电,并且提供高达 40V 的输入保护,而许多类似解决方案仅提供28V的输入保护。

其它附加功能包括:

  • 可编程输入电流限制调节
  • 可编程电池充电温度范围
  • JEITA 配置实现电池温度监控和保护
  • 高达 36V 的工作输入电压和 40V保护
  • 高达 3A 的可编程充电电流
  • 支持最多6节电池串联,每节电池都具有 3.6V/4.0V/4.1V/4.15V/4.2V/4.35V/4.4V电池调节电压
  • MPPT 输入最小电压调节
  • 支持“或”选择电源路径管理,以实现在电池电量不足的情况下立即启动
  • 0.5% 的电池调节电压精度
  • 450kHz 或 700kHz 开关频率
  • 集成反向电流阻断 FET 和降压开关 FET
  • 内部环路补偿
  • 充电操作指示灯
  • 输入状态指示灯
  • 电池过压保护
  • 安全充电定时器
  • 芯片过热保护