本次与大家分享的是世健和ADI联合举办的《在ADI电源产品的花园里“挖呀挖”》主题活动的三等奖文章:《ADI电源管理芯片使用历程及心得》及作者获奖感言。
ADI电源管理芯片使用历程及心得
非常感谢ADI举办的这次技术分享活动,在这次活动中学到知识的同时,也很荣幸获得了物质的奖励。
从2015年开始接触ADI的电源管理方面的产品,在将近10年的使用过程中,得到了ADI工程师的很大帮助,对个人技术也有了很大的提升,ADI的电源管理产品,应用方便设计简单,可以大大简化工程师的设计量,在后续的设计过程中,会更多的用到ADI的产品。
最后,再次感谢ADI和世健举办的这次活动,也祝愿世纪电源网在以后蓬勃发展。
作者: YTDFWANGWEI
所在行业: 电源
应用领域: 锂电池充电
ADI电源产品类型:电源管理
ADI电源产品型号:LTC8705A、LT3763、LTC4020、LT4357
前言
本人从2015年开始接触使用ADI的电源管理芯片,到现在为止,为了满足不同用户的需求,至少使用过不下20种ADI的芯片了。现在公司库存的ADI的芯片,也有几十种,有可能比一些经销商的库存种类还多,只是数量可能不及。今天针对公司使用比较多的几款ADI芯片,来跟大家进行一下分享与探讨。
01
LTC4020
先上传原理图,后面慢慢展开讨论。
应用LTC4020做的是DC-DC锂电池充电器,升降压设计,利用IC自身的输出电流采集功能,与单片机给定的基准比较,控制输出电压实现恒流充电。由于不是恒压普通的恒压限流,需要在充电过程中调整充电电流大小,所以与推荐设计有差异。
LTC4020是一款带路径管理的电池充电IC,LTC4020是本人第一次采用ADI的电源管理芯片做直流输入充电器,因此,有好多芯片自身的功能并没有得到很好的应用,比如充满延时、路径管理等。甚至连输入输出电流检测这些都没用到,还是用的取样电阻取样输出电流做的恒流控制。现在看来,就是仅仅利用了他的四开关升降压而已。
这个IC的使用,学到的东西有以下几点:
1.四开关的驱动,原理图上一般都是IC输出直接驱动,我开始也是,后来发现,中间串个电阻加反向的二极管,让上下两个管子都快关慢开,适当的调整驱动电阻,发现可以提高效率。个人猜想应该是减少了上下两个管子直通时候的损耗。
2.IC自身具有输出电压检测功能,当输出电压低于设定值的一定比例后,IC会将限流值调整到设定值的1/10,叫安全充电,等电压升高后再回复到设定值,由于不能直接上电池,用电子负载调试,容易造成IC直接损坏,不知道是不是这个原因造成的。
我们以往用此芯片可能会发现问题,但实际可能是自己使用不当。
刚开始使用这个IC的过程中我发现了两个问题:
1.如果用阻型负载,调试过程中由于开机首先是设定电流的0.1C充电,所以会导致电压升不上去,用电子负载,因为设计是启动后电流慢慢增加到额定电流,发现电流增加过程中IC就坏掉了。
2.后来我就直接用电池调试(ADI的IC实际还是挺皮实的,所以我感觉出现故障的原因还是出在我自己身上),同样的电路,如果我把电池充电线引长,会容易产生问题,后来按照正常使用引线,就再也没出现过问题,而且从19年开始,没碰到由于4020损坏造成的设备返修。
经过和网友的一些探讨我认为PCB布局的可能性更大一些,ADI厂家人员来了对我用双层板布局很惊异,因此我觉得可能对PCB布局要求更严格一些。
02
LT3763纯降压的控制IC
LT3763是一款纯降压的BUCK控制芯片,当时用来做一款手持式充电器用,第一版布局可能不是很好,电流增大后,SS端不停重启。(看论坛很多网友用别的IC,也提到只上弱电正常,带强电SS重启,道理应该是一样的,估计都是IC收到干扰,原因还是地线没布好),最后降SS端通过一个电阻强制拉高可以工作,第二版更改布局,降IC地单点接到滤波电容的地就OK了。
03
理想二极管:LTC4357
LTC4357 是一款正高电压理想二极管控制器,用于驱动一个外部 N 沟道 MOSFET 以取代一个肖特基二极管。当在二极管“或”和高电流二极管应用中使用时,LTC4357 能够降低功耗、热耗散、电压损失并缩减 PC 板面积。
LTC4357 能够很容易地对电源进行“或”操作,以提高总体系统可靠性。在二极管“或”应用中,LTC4357 用于控制 MOSFET 两端的正向电压降,以确保从一条路径至另一条路径的平滑电流转移而没有振荡现象。在电源发生故障或短路的情况下,快速关断操作可最大限度地减小反向电流瞬变。
可以看出,理想二极管的作用更多是应用于电源的“或”操作。在充电电路中,利用理想二极管,可以防止电池倒灌,比如降压的充电模块,也可以防止电池电压通过上端MOS管的体二极管进入输入端,还可以防止充电模块死负载及取样电阻消耗电池电量,以及防止电池接入瞬间,充电模块输出电容短路造成的打火等等,所以,我一般在充电模块输出增加理想二极管。
理想二极管使用心得:虽然说理想二极管可以防止电池放电,在一些充电板与电池一直连接的使用中,增加理想二极管是必要的,但是还要考虑到一点就是理想二极管工作,也是需要电流的(可以扩展想一下,431的应用,431工作,也是需要电流的)。实际测试,LT4357的工作电流在1mA左右(技术规格书写典型值0.5,最大1.25),那么1天24mAH,一个月就0.7AH左右,半年4.2AH,对于一些10AH左右电池组,半年静置基本放光了。所以,在实际使用中,增加了如图的光耦,有输入,DC-DC充电板给电池充电过程中,光耦导通理想二极管工作,当输入消失,理想二极管停止工作,彻底不消耗电池组电量。
本次分享到此结束,希望各位工程师们可以一起进行探讨。
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