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(shè)計(jì)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(dú)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(fù)工程（NRE）性成本，并促成了堅(jiān)固的系統(tǒng)，這對高可靠性電池備份應(yīng)用尤其重要。而集成到電池組中的高準(zhǔn)確度氣壓計(jì)則能一直準(zhǔn)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(jì)按照電池的實(shí)際容量值進(jìn)行了校準(zhǔn)，因此消除了偏差，確保了準(zhǔn)確度。

智能電池的充電和保護(hù)

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(jī)通信。為了防止由于SMBus功能喪失而過充電，監(jiān)視計(jì)時器持續(xù)運(yùn)行以監(jiān)視智能電池與充電器的通話頻度。如果電池?zé)o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(qiáng)制停機(jī)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(shí)存在的。

總之，與固定獨(dú)立充電器相比，智能電池充電器有如下優(yōu)點(diǎn)。

① 真正即插即用，不受電池化學(xué)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)提供監(jiān)視計(jì)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(jī)。

⑤ 無須主機(jī)干預(yù)的閉環(huán)充電系統(tǒng)。主機(jī)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(guān)拓?fù)潆姵爻潆娖?，具有符合智能電池?biāo)準(zhǔn)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(shí)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(jī)監(jiān)視任一電池的狀態(tài)。這種伺服技術(shù)能使充電器的準(zhǔn)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(shù)，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(jié)構(gòu)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(qiáng)了電流能力，而且還降低了I2R損耗并改善了在極高負(fù)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(diǎn)

① 獨(dú)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(shí)際電流和電壓（誤差為±0.2%），實(shí)現(xiàn)快速、安全和徹底地充電。

② 快速充電模式可以用來進(jìn)一步縮短充電時間。

③ 支持電池查驗(yàn)以實(shí)現(xiàn)氣壓計(jì)校準(zhǔn)。

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(shí)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(bǔ)充電池的內(nèi)部保護(hù)電路。