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便携式设备充电电路中的分立器材维护计划

便携式电子系统往往需要通过一个墙体适配器(交流-直流转换子系统)利用外部电源为其内部电池充电。如今的电池组大都采用了锂技术,因为锂技术能减小便携式产品的总重量。但另一方面,这种产品必须遵守严格的充电规

便携式电子体系往往需求经过一个墙体适配器(沟通-直流转化子体系)运用外部电源为其内部电池充电。现在的电池组大都选用了锂技能,因为锂技能能减小便携式产品的总重量。但另一方面,这种产品有必要恪守严厉的充电规矩。需求留意的是,充电过程假如呈现问题或许会导致锂离子温度升高、热量失控而发生爆破,要挟人们的生命。要防止呈现此类事端,首选的安全措施之一便是从外部来维护担任办理电池组充电的内部充电器。

过压现象发生的本源

为确保充电电压不超出体系所能接受的最大额外电压,便携式设备和移动设备供货商一般都会随设备供给专用的墙体适配器。运用此类适配器就能确保AC-DC转化器的输出电压得到很好的操控,输出纹波遭到较好的按捺。

可是,虽然设备供货商清晰主张用户只能运用原装充电器,后装配件依然有它的商场,为游览便利,或仅为在原装配件坏掉后确保设备的继续运用,用户或许会运用第二个或许第三个墙体适配器。

依据适配器复杂度的不同,其瞬时输出电压有或许远远超出制作今日这些小型便携式产品所选用的灵敏电子器材的额外电压。

导致墙体适配器输出电压增大的另一个或许的原因是光偶反应的损耗(SMPS充电器),这一毛病即便在高端AC-DC商场也或许呈现。此刻,输出电压或许增大至20V,假如运用过压维护器材(OVP),能够防止体系中直接面临如此风险的电压。

因为适配器电缆中的串联电感,热插拔AD-DC转化器也或许导致过压现象呈现。此刻的最大纹波电压取决于移动设备的输入电容和电缆的寄生电感。而假如在该移动设备上添加一个OVP器材,OVP的软发动特性就会消除热插拔所带来的过冲效应。

OVP的规划考虑

与前几代过压维护器材不同的是,为了节省PCB空间,新的OVP中现在集成了旁路元件(N MOSFET或 P MOSFET)。在核算双芯片计划的PCB面积时,有必要考虑器材的封装尺度和两个器材之间的布线宽度。新一代OVP的PCB空间与老一代驱动+MOSFET计划比较最多可节省60%。可是,考虑到改进因充电电流引起的散热问题,仍有必要细心规划PCB布线。安森美半导体的数据手册文档中给出了焊接点到空气的热阻Rθ曲线。

此外,为了下降与芯片内部焊盘相连的焊接点温度,还有必要再添加额外的铜外表。因为这个芯片内部焊盘与NMOS的漏极相连,因而添加的额外铜外表应连接到IN管脚或连到一个独立的平面,并且这个铜外表肯定不能接地。

此外,过压阈值的界说也很重要。OVLO和UVLO阈值由内部比较器决议,当呈现过压或欠压时,内部比较器会堵截旁路元件。

OVLO所定的电平有必要高于AC-DC的最大输出作业电压并低于体系首个元件的最大额外电压。图1所示为一个依据全集成OVP器材的典型便携式设备的结构(此处的OVP选用的是NCP347MTAE)。


图1:依据全集成OVP器材的典型便携式设备的结构。

为确保作业的稳定性,还有必要在器材前方尽或许接近IN管脚的当地放置一个输入电容。该电容的特性有必要与维护器材的特性共同。

首先要查看的是该电容的直流偏置曲线,以确保其作业时所能接受的电压高于UVLO到 OVLO这个电压规模。例如,假定维护器材前方需求一个1µF的陶瓷电容

考虑到陶瓷电容的击穿电压(200V以上)高于维护器材的最大额外电压(30),因而在此类产品上能够运用一个10V/1 µF或16V/1µF的电容。每个电容的详细击穿电压取决于所用陶瓷材料的质量。图2给出了0603/X5R/1µF/16V这款电容的直流偏置和直流击穿电压。


图2:陶瓷%&&&&&%0603/X5R/1µF/16V的直流偏置和直流击穿电压。

主要产品特性

今日,咱们现已能够在很小的产品封装内完成极低的Rdson。例如选用2×2.5mm WDFN封装 的NCP347,其Rdson只要110mΩ,但却能接受高达2安培的直流电流。25℃室温下墙体适配器到充电器之间的典型压降为52mV。因为损耗极小,因而此类产品可支撑低输出电压的墙体适配器。适配器到充电器之间的压差越小,便携式器材的散热越少,对墙体适配器负载调理欠安的接受能力也越强。

而新式充电器结构的呈现,使得内部开关能在很低的功耗下完成快速关断。一般状况下,下流体系中不会呈现瞬态过压。在上面说到的比如中,典型的关断时刻是1µs,最长也只要5µs。

新器材上或许会添加一个用于发动器材,或在咱们期望将体系与墙体适配器隔脱离时将其拉高就能切换到电池供电方法的“使能”管脚。别的,还能够用一个状况管脚来监控电压值。当该管脚处于开漏极输入状况时,有必要经过一个最小为10kΩ的上拉电阻将其上拉到电池电压。

假如将状况管脚连到一个微操控器的输入,并将“使能”管脚连到微操控器的输出,就能够在器材输入管脚上的电压继续出问题时彻底堵截OVP器材。而微操控器又能够依据状况管脚的状况,在适宜的时分接通OVP。

为新规范规划新计划

%&&&&&%制作商们为处理过压问题以及有用维护他们的器材,供给了新颖的处理计划,例如安森美公司的NCP347和NCP348。因为能接受2安培的充电电流并供给高达28V的维护,并且关断速度极快,因而这些全集成的计划基本上能满意大多数使用的要求。为了满意不同AC-DC输出电压的要求,咱们供给了一些OVLO阈值不同的产品版别。它们的Rdson、关断时刻和耗电状况都能满意最苛刻的要求。

值得一提的是,其中有一款产品兼容USB充电,特别合适新的我国充电规范。事实上,现在现已有越来越多的便携式设备开端装备USB连接器,能经过USB连接器与带USB接口的主机或墙体适配器相连完成充电。

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