Uniwersalna ładowarka do akumulatorów różnych typów
| TechnikaAby zaprojektować dowolną ładowarkę do akumulatorów, najpierw trzeba przejrzeć, jakie funkcje zapewniają dostępne na rynku rozwiązania. Projektant musi w tym celu określić parametry akumulatora (typ chemii, liczba ogniw itp.) oraz wyznaczyć parametry napięcia wejściowego (energia słoneczna, USB). Następnie trzeba wyszukać ładowarki, które pasują do parametrów wejściowych i wyjściowych, porównując wiele arkuszy danych, aby w końcu ustalić najlepsze rozwiązanie.
Najlepiej byłoby, gdyby ten krok można całkowicie pominąć i skupić się na rozwiązaniu aplikacyjnym, traktując układ ładowania akumulatorów jak czarną skrzynkę, uniwersalną i pasującą zarówno do różnych ogniw, jak i współpracującą z różnymi typami napięcia wejściowego. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że LTC4162 jest najlepszym urządzeniem do tego zadania.
Wielka moc w małej obudowie
Scalona ładowarka LTC4162 35 V, 3,2 A zapewnia prostotę i wszechstronność aplikacyjną. Dzięki możliwości pracy samodzielnej lub w trybie nadzorowania przez kontroler LTC4162 umożliwia tworzenie zarówno rozwiązań podstawowych. jak i złożonych. Wbudowany w nią układ pomiarowy pozwala opcjonalnie monitorować stan akumulatora, a za pomocą interfejsu I²C można wprowadzać niestandardowe parametry ładowania specyficzne dla modelu baterii.
Ładowarka obsługuje algorytm śledzenia punktu maksymalnej mocy (MPPT), co umożliwia jej współpracę z dowolnym źródłem energii o wysokiej impedancji, takim jak panel słoneczny. Algorytm ładowania jest dostosowany do wybranej chemii baterii: Li-Ion, LiFePO4 lub kwas ołowiowy.
Chip dostępny jest w obudowie QFN o wymiarach 4×5 mm, a typowa realizacja zajmuje na PCB obszar około 1×2 cm. Mimo to układ jest w stanie zapewnić moc ładowania do 60 W z użyciem wewnętrznych tranzystorów mocy.
LTC4162 umożliwia dostosowywanie parametrów ładowania w zależności od temperatury. W przypadku ogniw litowych (Li-ion i LiFePO4) układ może wykorzystywać ładowanie w standardzie JEITA z kontrolą temperatury. JEITA pozwala użytkownikowi ustawić niestandardowe wartości napięcia ładowania akumulatora i prądu w zależności od temperatur, a także dolnych i górnych temperaturowych punktów odcięcia ładowania. Domyślne ustawienia JEITA działają dla wielu typów ogniw bez konieczności nadzoru ze strony hosta.
Chociaż LTC4162 może działać bez hosta, wiele aspektów ładowania można kontrolować przez interfejs I²C, np. odczytywać napięcia i prądy systemu i ogniw w czasie rzeczywistym. Można ustawiać limity i alerty, zarządzać warunkami w tryb niskiego poboru mocy, gdy napięcie akumulatora spadnie do pewnej dolnej granicy. LTC4162 może monitorować i informować kontroler hosta o osiągnięciu tego limitu, który dalej może wyłączyć główne obciążenie i wejść w stan niskiego poboru mocy.
Możliwy jest także pomiar rezystancji szeregowej akumulatora (BSR), która służy jako wskaźnik stanu baterii. Pomiar można ustawić tak, aby uruchamiał się automatycznie, a alarm może zostać skonfigurowany tak, aby powiadamiał kontroler hosta, że został przekroczony niestandardowy wysoki limit BSR, w którym to momencie host może zasygnalizować użytkownikowi, że bateria wymaga wymiany.
Przy braku zasilania wejściowego LTC4162 automatycznie wyłącza pomiary w celu oszczędzania mocy lub przechodzi w wolniejszy tryb niskiej mocy, w którym pomiary są wykonywane co pięć sekund.
Podobnie w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych, algorytm kompensacji temperatury liniowo zmniejsza końcowe napięcie ładowania w miarę wzrostu temperatury. Poziomy napięć mogą być kompensowane przez I²C, a nachylenie kompensacji może być modyfikowane przez zmianę termistora.
MPPT
W instalacjach PV wiele sterowników paneli słonecznych ustawia maksymalne napięcie punktu mocy jako wartość stałą. W rzeczywistości VMPP zmienia się z poziomem oświetlenia, a częściowo zasłonięty panel słoneczny może mieć wiele maksimów mocy.
Zaawansowany algorytm śledzenia punktu maksymalnej mocy (MPPT) w LTC4162 uwzględnia takie wszystkie zmienne i zawsze ustala maksymalny punkt mocy. Układ steruje napięciem wejściowym regulacji, stale poszukując niewielkich zmian w VMPP. Funkcje te nie wymagają programowania, więc panele można podłączać zamiast zasilacza wejściowego bez modyfikacji układu ładowarki.
Zalety układu regulacji impedancji wejściowej wykraczają poza panele słoneczne. Na przykład wiele kabli USB ma znaczną impedancję szeregową, co powoduje spadek napięcia na wejściu ładowarki, gdy pobierany jest duży prąd. LTC4162 reguluje ten prąd tak, że na wejściu utrzymywane jest minimalne napięcie.
Zasilanie z USB i tryb niskiego poboru mocy
LTC4162 jest również kompatybilny ze specyfikacją USB Power Delivery, która pozwala na przesłanie do 100 W mocy za pomocą kabla USB typu C. Obwód ograniczenia prądu wejściowego w LTC4162 można tutaj skonfigurować tak, aby adapter wejściowy nie był przeciążony. Po osiągnięciu ograniczenia prądu wejściowego obciążenie systemu może nadal pobierać z wejścia tyle energii, ile potrzebuje, ale prąd ładowania akumulatora jest zmniejszony tak, że ograniczenie prądu wejściowego nie jest przekroczone. Dla USB PD oznacza to, że jeden LTC4162 może być zasilany przez różne profile zasilacza.
Wysyłając komendę przez I²C, można wprowadzić LTC4162 w stan niskiego poboru mocy, zmniejszając prąd pobierany przez niego z akumulatora do około 3,5 μA. Opcjonalnie obwód można skonfigurować w taki sposób, aby w tym okresie odciął zasilanie od obciążenia.
Warianty
Ładowarka LTC4162 jest dostępna w kilku wariantach w zależności od typu chemii ogniw, parametrów ładowania i tego, czy układ MPPT jest domyślnie włączony (tabela 1). Poszczególne wersje są kompatybilne pinowo, co upraszcza prototypowanie.
Arrow Electronics Poland
