Алгоритм - Учебный центр

Версия сайта для слабовидящих
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Проблемы и особенности контроллеров зарядки Li-ion аккумуляторов.

Проблемы и особенности контроллеров зарядки Li-ion аккумуляторов.

В статье рассмотрены некоторые особенности контроллеров зарядки литиево-ионных (Li-Ion) аккумуляторов, созданных на базе линейных и импульсных cтабилизаторов.

На пути миниатюризации гаджетов всегда возникают две неразрывно связанные проблемы: отвод рассеиваемой мощности и малые габариты, в которые необходимо все это упаковать. Минимизация уровня тепловыделения — один из важных приоритетов при разработке. Одним из источников тепла является контроллер зарядного устройства, встроенного в мобильный прибор аккумулятора.

Литиево-ионный аккумулятор, отличается наилучшими показателями среди ряда других химических источников электроэнергии, предназначенных для использования в портативных приложениях. Емкость его выросла, существенно улучшены и другие характеристики - это позволило расширить функциональные возможности портативных устройств, но базовый принцип его работы и алгоритм зарядки мало изменились. Одна из проблем, возникающих при зарядке большим током, — это тепловыделение. Но это не то неизбежное выделение тепла, связанное с накоплением энергии в аккумуляторе для последующего ее использования, а то тепловыделение, вызванное нагревом кристалла ИС контроллера зарядки. Для уменьшения нежелательного нагрева кристалла в процессе зарядки аккумулятора, используются контроллеры с импульсным регулированием, их применение позволяет и потенциально уменьшить продолжительность зарядки. В контроллерах зарядки, созданных на базе линейных регуляторов с разделением путей протекания токов нагрузки и зарядки (PowerPath Technology) возможны следующие варианты:

  • в случае небольшого тока нагрузки напряжение VOUT равно почти 5 В (VIN), а напряжение на аккумуляторе VBAT= 3,7В. При этом линейный регулятор контроллера зарядки используется неэффективно.
  • при большом токе через нагрузку к ней дополнительно подключается аккумулятор и при VIN=5В, VOUT= VBAT= 3,7 В. В этом случае неэффективно используется проходной транзистор контроллера зарядки. И в первом, и во втором случаях сохраняется величина падения напряжения на элементах регулирования              VIN– VOUT= 1,3 В или VOUT– VBAT=1,3 В, что и приводит к нежелательной потере мощности.

В схемах контроллеров зарядки обычно для подключения аккумулятора к нагрузке используется устройство, выполняющее функции «идеального» диода. Широко применяемые диоды Шоттки отличаются по сравнению с другими полупроводниковыми диодами малым прямым падением напряжения и высокой скоростью переключения. При использовании этого диода в качестве полупроводникового ключа, например, в схемах автоматического подключения к нагрузке аккумулятора или сетевого адаптера, как правило, применяется простая схема монтажного «ИЛИ», недостатком которой является сравнительно большое падение напряжения на диоде. При повышении тока нагрузки растут и потери мощности на нем. Для решения этой проблемы можно с использовать в качестве диода МОП-транзистор. Специалисты компании Linear Technology предложили также способ определения момента переключения «идеального» диода в закрытое и открытое состояния. Для этого осуществляется измерение падения напряжения между истоком (анодом) и стоком (катодом) транзистора(МОП-транзистор с каналом N-типа).

В момент подключения входного напряжения (если входное напряжение больше выходного), ток через защитный диод транзистора течет в нагрузку. Транзистор открывается, и падение напряжения на нем равно ток умноженный на сопротивление перехода сток-исток (U=I*R - это напряжение обычно примерно в десять раз ниже, чем падение напряжения на диоде Шоттки). Если напряжение на аноде ниже, чем на катоде, транзистор закрывается. Для мониторинга падения напряжения на транзисторе используется специальный усилитель. Падение напряжения между стоком и истоком открытого транзистора поддерживается с помощью специального следящего усилителя на уровне 25 мВ. При росте тока нагрузки повышается также и управляющее напряжение на затворе транзистора, и соответственно, снижается сопротивление открытого канала. Таким способом падение напряжения на транзисторе поддерживается почти постоянным на уровне 25 мВ. Предложенный метод управления МОП-транзистором позволяет реализовать плавное переключение транзистора и даже при небольших токах нагрузки получить минимальную разницу напряжения между стоком и истоком.

 


Лицензия