资料介绍
引言
本方案为低功耗应用解决了一个非常特殊的电池备份问题。当12VDC电源中断时,用户需要一个集成方案,为备份电池提供充电和电源切换。当电压下降至3.0V时,尤其需要一个断开电池的途径,这里不考虑电量计管理问题。
应该说市场上有大量方案可以解决负载供电和充电问题。然而,这里讨论的设计非常容易实现,而且可以独立工作,无需微控制器,设计灵活、成本低。该方案采用模拟电路实现,无需编程。占用非常小的PCB面积,可满足空间受限应用的要求。
该设计的灵感来源于射频(RF)系统。实际上,该电路对于任何低功耗移动装置(例如,定期发射无线信号的装置)非常有用。大多数USB充电器支持4V-7V供电,高于7V的输入可能损坏电路。本设计在输入电压低于7V时工作,可承受高达28V的输入电压,支持USB供电。电路利用USB电源对单节锂离子(Li+)电池充电,同时为低功耗设备提供备份电源。
设计指标
该设计假设利用12VDC电源进行充电。电路(图1)包括单节电池线性充电器,通过直流电源为单节Li+电池充电。电源在为单节电池充电的同时提供负载供电,电路采用电阻限流。最大电流通过电阻设置(-20°C至+50°C时为50mA,-40°C至+85°C时为10mA),电流优先用于驱动负载。当负载不需要满载电流时(400mA),剩余电流用于为电池充电。没有直流电源供电,电池电压降至用户规定电平时,电压监测器可以控制超低电阻开关,将电池从负载断开。该操作可避免电池深度放电。
图1
U1 (MAX8814)为线性Li+电池充电器,支持4.25V至7V供电,覆盖USB供电范围。U1输入可承受高达28V耐压,但当直流电源超过7V时禁止U1输出。U1的充电电压在出厂时设置为固定4.2V.最大充电电流可由用户调节:ICHARGE = 1596V/ RSET.RSET为2.8kΩ时,最大充电电流为570mA.U2 (MAX9646)低功耗比较器内部集成0.2V基准,基准电压连接至同相输入端用于监测电池电压,提供推挽输出,VTRIP为0.2V×(R1 + R2)/R2.R1 = 82.5kΩ及R2 = 5kΩ时,触发电压为3.5V.当电池电压下降至3.5V时,U2输出控制关断0.01Ω电池开关U3 (MAX14680),将电池从负载断开。
U1封装大小为2mm x 2mm,U2封装为1mm x 1mm,U3为1.3mm x 1.7mm,所以电路非常节省空间,只需要5个外部元件。
本方案为低功耗应用解决了一个非常特殊的电池备份问题。当12VDC电源中断时,用户需要一个集成方案,为备份电池提供充电和电源切换。当电压下降至3.0V时,尤其需要一个断开电池的途径,这里不考虑电量计管理问题。
应该说市场上有大量方案可以解决负载供电和充电问题。然而,这里讨论的设计非常容易实现,而且可以独立工作,无需微控制器,设计灵活、成本低。该方案采用模拟电路实现,无需编程。占用非常小的PCB面积,可满足空间受限应用的要求。
该设计的灵感来源于射频(RF)系统。实际上,该电路对于任何低功耗移动装置(例如,定期发射无线信号的装置)非常有用。大多数USB充电器支持4V-7V供电,高于7V的输入可能损坏电路。本设计在输入电压低于7V时工作,可承受高达28V的输入电压,支持USB供电。电路利用USB电源对单节锂离子(Li+)电池充电,同时为低功耗设备提供备份电源。
设计指标
该设计假设利用12VDC电源进行充电。电路(图1)包括单节电池线性充电器,通过直流电源为单节Li+电池充电。电源在为单节电池充电的同时提供负载供电,电路采用电阻限流。最大电流通过电阻设置(-20°C至+50°C时为50mA,-40°C至+85°C时为10mA),电流优先用于驱动负载。当负载不需要满载电流时(400mA),剩余电流用于为电池充电。没有直流电源供电,电池电压降至用户规定电平时,电压监测器可以控制超低电阻开关,将电池从负载断开。该操作可避免电池深度放电。
图1
U1 (MAX8814)为线性Li+电池充电器,支持4.25V至7V供电,覆盖USB供电范围。U1输入可承受高达28V耐压,但当直流电源超过7V时禁止U1输出。U1的充电电压在出厂时设置为固定4.2V.最大充电电流可由用户调节:ICHARGE = 1596V/ RSET.RSET为2.8kΩ时,最大充电电流为570mA.U2 (MAX9646)低功耗比较器内部集成0.2V基准,基准电压连接至同相输入端用于监测电池电压,提供推挽输出,VTRIP为0.2V×(R1 + R2)/R2.R1 = 82.5kΩ及R2 = 5kΩ时,触发电压为3.5V.当电池电压下降至3.5V时,U2输出控制关断0.01Ω电池开关U3 (MAX14680),将电池从负载断开。
U1封装大小为2mm x 2mm,U2封装为1mm x 1mm,U3为1.3mm x 1.7mm,所以电路非常节省空间,只需要5个外部元件。
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