高效率铅酸充电器解析 - 太阳能电池充电器可在低光照环境中保持高效率

　　当吸收模式充电完成时，作为达到 C/10 充电电流门限的响应，/CHRG 引脚变至高阻抗，而且浮动模式维护充电操作开始。在浮动模式中调节电压从 14.4V 降至 13.5V，这通过有效地将 R9 从 V_FB 求和节点移除来实现 ── 当 /CHRG 由 R8 拉至高电平时，其利用一个二极管“或”电路 （D4 和 D5） 来完成 （通过加有反向偏置的 D4）。

　　如果 LT3652 充电器由于太阳能电池板照度水平偏低而遭遇输入功率不足的情况，也可以执行浮动模式充电调节。假如充电电流减小至 200mA 以下 （通过输入调节） 且 PWM 操作开始，那么 /CHRG 引脚电压将变为一个脉冲波形。D5 和 C5 实现了一个峰值检波滤波器，其负责在 D4 上维持一个连续的反向偏置，从而在 PWM 操作期间将充电器保持于浮动模式 （V_CHARGE = 13.5V）。如图 7 所示，增设 PWM 电路可显著地提高电池充电电流低于 200mA 时的效率水平。

　　
图 7：图 6 所示电路的效率

　　如前文针对图 2 中电池充电器所述，在 PWM 操作期间，输入电压从 17V 的输入调节门限斜坡上升至 IC 停用周期中的 20V 停机门限。太阳能电池板的输出功率对应于太阳能电池板的平均电压 （即大约 18.5V）。如图 3 所示，该电压在较高的输出电流下处于最佳的工作范围之内，但在低于 200mA 的电流下则高于此范围。为了在低光照运作时间较长的应用中同时实现太阳能电池板输出效率和电池充电器效率的最大化，在突发周期中应降低V_IN(REG) 和 UVLO 电压。下面将说明一种实现此目的的方法。

　　具低电流 V_MP 跟踪功能的高效率铅酸电池充电器

　　图 8 中的 LT3652 铅酸电池充电器与图 6 中的电池充电器很相似，但其在充电电流低于 200mA 时也降低了输入调节电压 （V_IN(REG)）。这可通过跟踪低电流时太阳能电池板的典型 V_MP 下降来改善太阳能电池板的效率。

　　
图 8：具低电池V_MP跟踪功能的 17V V_MP 太阳能电池板至 6 节 2A 铅酸电池充电器

　　低电流 V_MP 跟踪通过给由 R4 和 R5 组成的输入调节分压器增添 R10 来实现。R10 通过一个二极管“或”电路 （D6 和 D7） 连接至输入调节求和节点。当 /CHRG 引脚电压为高电平时，利用加有反向偏置的 D7 有效地将 R10 从求和节点移除，从而把V_IN(REG) 从 17V 降至 15V。

　　如果由于照度水平偏低的原因而导致充电器遭遇输入功率不足的情况，将通过输入调节环路减小充电电流以维持 17V 的 V_MP 太阳能电池板电压。倘若充电电流减小至 200mA 以下，则充电器开始执行 PWM 操作且调节门限降低以执行浮动充电，就像在前面提到的铅酸电池充电器电路中一样。此外，该充电器还把V_IN(REG) 降低至 15V，从而跟踪低电流条件下太阳能电池板 V_MP 的下降。

　　与前文描述的 D5 和 C5 相似，D6 和 C6 实现了一个峰值检波滤波器。该滤波器在 D7 上维持一个连续的反向偏置，从而在 PWM 操作期间将低照度水平下的充电器输入调节电压保持在 15V。PWM 控制组件 （M1 和 R6~R8） 实现了 16V （下降） 和 17.5V （上升） 的 UVLO 门限。在 PWM 操作期间，VIN 条件下的太阳能电池板电压从 15V 的输入调节电压斜坡上升至 17.5V 的 UVLO 上升门限，从而产生一个大约 16.25V 的平均太阳能电池板电压。该充电器通过降低太阳能电池板的工作电压并在低照度期间执行 PWM 操作，最大限度地提高了充电器转换效率和太阳能电池板输出电源效率。

　　结论

　　LT3652 电池充电器 IC 具有一个正待专利审议的输入电压调节电路，此电路用于将太阳能电池板保持在其最大电源电压 V_MP。虽然采用这种方法可使太阳能电池板的电源输出效率得以优化，但在低输出电流条件下电池充电器的效率却有所下降。利用一种简单的 PWM 充电方法 （其实现仅需少量的外部元件），可以极大地改善 LT3652 太阳能供电型电池充电器的效率，从而最大限度地提高充电器和太阳能电池板的运作效率。

——本文选自电子发烧友网3月《电源技术特刊》“透视新设计”栏目，转载请注明出处！