基于LTC1760的智能電池系統(tǒng)(SBS)充電過程分析

一個基本的SBS系統(tǒng)由以下部分組成：系統(tǒng)管理總線（SMBus），智能電池充電器和智能電池。SBS的模塊化特性使設計閉環(huán)電池充電系統(tǒng)變的非常容易，這樣的系統(tǒng)允許采用電池組獨立充電器（智能充電器），最大限度地降低了硬件和軟件的非重復工程（NRE）性成本，并促成了堅固的系統(tǒng)，這對高可靠性電池備份應用尤其重要。而集成到電池組中的高準確度氣壓計則能一直準確地監(jiān)視電池，甚至電池不在系統(tǒng)中時也一樣。該氣壓計按照電池的實際容量值進行了校準，因此消除了偏差，確保了準確度。

智能電池的充電和保護

智能電池充電器的主要功能是為智能電池

充電提供電壓源和電流源。智能電池通過SMBus接口與智能充電器通信，并可選擇與主機通信。為了防止由于SMBus功能喪失而過充電，監(jiān)視計時器持續(xù)運行以監(jiān)視智能電池與充電器的通話頻度。如果電池無動作的時間超過3分鐘，那么充電器就暫停并等待電池再次請求充電。此外，電池還可以通過強制停機功能來控制充電器，這樣可以繞過SMBus，以提供冗余級別并讓充電器知道電池是確實存在的。

總之，與固定獨立充電器相比，智能電池充電器有如下優(yōu)點。

① 真正即插即用，不受電池化學特性和電池配置影響。任何智能電池組都可與任何智能電池充電器配合。具有不同化學特性、配置，甚至不同充電算法的電池都可以不加修改換用充電器電路。

② 內(nèi)置安全功能。SBS標準提供監(jiān)視計時器和一個處在電池和充電器之間的特別“安全信號”接口。

③ 可靠的電池檢測系統(tǒng)。

④ 自動充電管理，無須主機。

⑤ 無須主機干預的閉環(huán)充電系統(tǒng)。主機可根據(jù)需要收集電量測量信息。LTC1760雙智能電池系統(tǒng)管理器

LTC1760是一個高度集成的三級電池充電器和選擇器，用于使用雙智能電池的產(chǎn)品。它是一個降壓開關拓撲電池充電器，具有符合智能電池標準定義的多種功能和其他新增功能，如輸入限流和安全限制，等等。三個SMBus接口使LTC1760能實現(xiàn)諸如跟蹤兩個電池的內(nèi)部電壓和電流之類的伺服功能，并允許一個SMBus主機監(jiān)視任一電池的狀態(tài)。這種伺服技術能使充電器的準確度同電池內(nèi)部電壓和電流測量值只有±0.2％的誤差。

傳統(tǒng)上，雙電池系統(tǒng)是順序放電系統(tǒng)，允許順序消耗電池電量（先消耗電池1，再消耗電池2），以簡單地延長總的電池工作時間。LTC1760采用了專有模擬控制技術，可允許安全地對兩個電池并行充電或放電。圖1是一個采用LTC1760的雙電池系統(tǒng)的簡化原理圖。這種結構使充電速度提高了50%，電池工作時間延長了10%。此外，并行放電不僅增強了電流能力，而且還降低了I2R損耗并改善了在極高負載條件下的電壓調(diào)節(jié)能力。降低I2R損耗和改善電壓調(diào)節(jié)都延長了時序解決方案的總放電時間（見圖2）。

圖1 LTC1760用于雙電池系統(tǒng)

圖2 雙電池順序電池充電時間的對比● LTC1760的主要特點

① 獨立3級充電器輪詢電池的充電要求并監(jiān)視由電池內(nèi)部電量測量所確定的實際電流和電壓（誤差為±0.2%），實現(xiàn)快速、安全和徹底地充電。

② 快速充電模式可以用來進一步縮短充電時間。

③ 支持電池查驗以實現(xiàn)氣壓計校準。

④ 3個電源通路FET二極管允許安全和低損耗地從DCIN和兩個電池同時放電。

⑤ 兩個FET二極管實現(xiàn)兩個電池同時安全、低損耗地放電。

⑥ 硬件可編程電流和電壓安全限制以及很多其他安全功能用以補充電池的內(nèi)部保護電路。