2A超級電容器充電器平衡和保護(hù)便攜式應(yīng)用中的超級

一種簡單的解決方案

LTC4425 是凌力爾特的兩節(jié)超級電容器充電器系列的新器件，用于在便攜式和數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用中滿足大峰值功率、數(shù)據(jù)備份和“謹(jǐn)守最后一刻” 應(yīng)用的需求。該器件采用具熱量限制的線性恒定電流、恒定電壓架構(gòu)，用鋰離子/聚合物電池、USB 端口或 2.7V 至 5.5V 電流受限電源將兩節(jié)串聯(lián)的超級電容器充電至可編程的輸出電壓。LTC4425 有兩種工作模式：充電電流曲線 (通常) 模式和 LDO 模式。充電電流曲線模式用隨輸入至輸出壓差反向變化的充電電流，將超級電容器組中的頂端電容器充電至輸入電壓 V_IN，而 LDO 模式以固定充電電流將電容器組中的頂端電容器充電至外部設(shè)定的輸出電壓，該固定充電電流也是外部可編程的。充電電流可用電阻器編程至 2A (3A 峰值)，而且每個電容器都受到內(nèi)部分路器保護(hù)以免過壓損壞 (2.45V/2.7V 可選)。該 IC 內(nèi)置的電流受限的理想二極管具有極低的 50mΩ 導(dǎo)通電阻，以防止 V_IN 向后驅(qū)動，并使該器件適合于多種大峰值功率電池及 USB 供電設(shè)備、工業(yè) PDA、便攜式儀表和監(jiān)視設(shè)備、功率計、超級電容器備份電路以及 PC 卡/USB 調(diào)制解調(diào)器。

LTC4425 的自動容量平衡功能保持兩節(jié)電容器有相等的電壓，從而無需容量平衡電阻器，同時保護(hù)每節(jié)超級電容器免受過壓損壞，并最大限度地降低電容器上的漏電流。當(dāng)輸出電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)時，該 IC 以非常低的 20uA 靜態(tài)電流工作，而且停機時僅從 V_IN 和 V_OUT 兩者之中較高的一個吸取 2uA 電流。基本充電電路僅需要 6 個外部組件，是非常緊湊的。其他關(guān)鍵特點包括一個 V_IN 電源失效指示器以及通過 PROG 引腳連續(xù)監(jiān)視 V_IN 至 V_OUT 的電流。額外的保護(hù)功能包括：在溫度過高情況下降低充電電流和熱量限制；V_IN 至 V_OUT 電流限制。

LTC4425 采用兩種緊湊、耐熱增強型封裝：12 引線、扁平 (高度僅為 0.75mm) 3mm x 3mm DFN 封裝；12 引線 MSOP 封裝。該器件在 -40°C 至 125°C 結(jié)溫范圍內(nèi)工作。

圖 1：LTC4425 方框圖/應(yīng)用電路

LDO 模式

在 LDO 模式時，通過 FB 引腳用一個外部電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)設(shè)定輸出電壓 (V_OUT)，該分壓器網(wǎng)絡(luò)由 RFB1 和 RFB2 組成，而充電電流通過 PROG 引腳用一個外部電阻器 RPROG 設(shè)定。參見圖 2 中所示的方框圖。充電器控制電路由一個恒定電流放大器和一個恒定電壓放大器組成。當(dāng)啟動該 IC 以給一個已放電的超級電容器組充電時，最初恒定電流放大器起控制作用，并伺服 PROG 引腳電壓至 1V。通過 PROG 電阻器的電流乘以約為 1,000 的檢測 MOSFET (MPSNS) 和功率 MOSFET (MPSW) 之比，以給超級電容器組充電。當(dāng)輸出電壓 V_OUT 接近設(shè)定值時，恒定電壓放大器接管控制權(quán)，而且如果有必要則減少充電電流，以保持 FB 引腳電壓等于一個 1.2V 的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。因為 PROG 引腳電流始終約為充電電流的 1/1,000，所以 PROG 引腳電壓持續(xù)指示實際充電電流，即使在恒定電壓放大器起控制作用時也是如此。