從汽車電源安全地給鋰離子/鋰聚合物電池充電
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適合在大瞬變環(huán)境中使用的完整 USB /電池充電解決方案
圖 1 示出了這樣的一款設計。該完整的 PowerPath?管理器和電池充電器系統(tǒng)能夠從各種各樣的高電壓或USB 電源來對鋰離子電池進行無縫充電。
圖 1：LTC4098 USB 電源管理器 / 鋰離子電池充電器與一個 LT?3480 HV 降壓型穩(wěn)壓器配合工作，以接受
來自汽車環(huán)境或 Firewire 系統(tǒng)的功率。過壓保護電路同時保護了 IC 和下游電路。
LTC4098 能夠通過 WALL 和 VC 引腳將 Bat-Track 原理擴展至一個輔助穩(wěn)壓器。當 WALL 引腳上具有足夠的電壓時，Bat-Track 功能將通過 VC 引腳來控制輔助穩(wěn)壓器的輸出，從而把穩(wěn)壓器的輸出保持在 VBAT+ 0.3V。
LTC4098 還具備一種過壓保護功能，在不穩(wěn)定的電源電壓環(huán)境中，這一點是很重要。當 OVSENSE 引腳上的電壓超過大約 6V 時，過壓保護電路將關斷一個 N溝道保護 MOSFET (M2)。電壓保護的上限值僅受限于MOSFET 的擊穿電壓以及流入 OVSENS 引腳的電流。
過壓保護功能覆蓋整個電池充電器 /電源管理器系統(tǒng)
LTC4098 的過壓保護功能可保護電路的任何部分。在圖 1 中，保護作用被擴展至 LT3480 的 VIN 輸入。過壓停機門限被設定為 24V。該門限提供了充足的裕度以應付破壞性的過壓，而不會干擾電路的正常運作。
在圖 1 中，M1 是一個 P 溝道 MOSFET，負責提供反向電壓保護；而 M2 則是一個過壓保護 MOSFET，M3用于對 LTC4098 的 OVGATE 輸出進行電平移位。
如果 HVIN 電壓小于 0V，則通過 R3、R4 和 R5 把M1 和 M2 的柵極和源極電壓均保持在地電位，從而確保它們處于關斷狀態(tài)。如果 HVIN 電壓位于 8V 和約 24V 之間，則通過 LTC4098 的 OVGATE 引腳將M3 的柵極驅動至高電平。這將通過把 M1 和 M2 的柵極電壓拉至其源極電壓以下 7V 至 10V (利用 M3、D1、R1 和 R5) 來接通 M1 和 M2。當 M1 和 M2 接通時，電流將從 HVIN 流至 VIN，系統(tǒng)將正常運作。
如果 HVIN 輸入超過約 24V，則 LTC4098 將把 M3的柵極驅動至地電位，這允許 R5 把 M1 和 M2 的 VGS減小至 0V，從而將它們關斷并使 HVIN 與 VIN 斷接。
M1、M2 和 M3 具有一個 100V 的 BVDSS，所以該電路能夠承受約 –30V 至 100V 的電壓。它將在 8V 至大約 24V 的電壓范圍內正常運作。這種組合非常適合于嚴酷的汽車環(huán)境，因而提供了一款用于從汽車電源系統(tǒng)來給鋰離子電池充電的堅固、低成本和高效的解決方案。
最后，設定 OVSENS 電阻分壓器需要謹慎從事。對于一個處于約 2V 至 6V 之間的 OVSENS 電壓，VOVGATE= 1.9 ? VOVSENS。OVSENS 箝位于 6V，而流入 (或流出) OVSENS 引腳的電壓應不超過 10mA。所選的電阻分壓器將 HVIN 電壓減低 4 倍，于是當 HVIN 電壓超過大約 8V 時，M3 具有足夠的柵極電壓以實現(xiàn)接通。當 HVIN = 100V 時，流入 OVSENS 引腳的電流僅為 2.25mA (遠遠低于 10mA 的限值)。
圖 2：按照 ISO7673 標準提供了可安全承受輸入瞬變的過壓保護功能
圖 3：用于顯示在 HVIN 上過沖的圖 2 波形特寫
VOVERSHOOT = ΔV/Δt ? tDELAY
其中的 ΔV = (90V – 13.6V)，Δt = 5ms，而 tDELAY= 220μs，因此，VOVERSHOOT = 3.36V。
如果希望延遲較短 (因而過沖較小)，則一個有源關斷電路能夠把從 OVGATE 至 M1 和 M2 柵極的延遲縮短至幾微秒。
結論
LT3480 高電壓降壓型穩(wěn)壓器和 LTC4098 鋰離子 / 鋰聚合物電池充電器再加上少量的外部組件，便造就了一款堅固型高性能鋰離子電池充電器，適合于那些插入汽車電源的便攜式電子產(chǎn)品，并保持了與 USB 電源的兼容性。該電路提供了客戶所期盼的全部功能以及針對電池反接和負載突降瞬變的電壓保護。(end)
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