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功率电感:如何让电源为电池快速充电提供最大输出功率(二)
作者:    来源:    时间:2014-11-01 11:42:29浏览量:
 低电池电压表明电池深度放电。因此电池必须先以小电流充电,直至电池电压达到阀值 VPRECHG。这个阶段称为预充电阶段。

  一旦电池电压增大到某个阀值 (VPRECHG),就可以用前面介绍的最大电流充电。该电流通过调节环路保持,称之为稳流/恒流阶段。

  当电池电压增大到设定的稳定电压且充电电流已经下降,电池即处于满充状态。在一体成型电感器厂充电电流不断下降的同时,充电器工作在稳压/恒压阶段。锂离子(Li-Ion) 电池的典型稳压为 4.2V。

  要以最快速度完成充电,充电器必须能够提供已为其设定的最大电流,直至 VBAT = 4.2V。

  要确定允许的输入电压最小值 (VBUS_MIN),设计人员必须考虑下列因素:

  · VBUS 和 VBAT 之间的工作电压预留空间支持目标充电电流范围。

  · 开关稳压器的最大占空比。

  工作电压预留空间

  MOSFET 和电感器插件电感生产厂家内部的电阻会在电流经过时形成压降。如模压电感生产商果 VBUS 和 VBAT 之间的压差过小,就无法达到目标充电电流。例如,如果 VBUS 为 4.3V,VBAT 为4.2V,从 BUS 输入到电池的总电阻为 150mΩ,那么到电池的最大电流是 660mA。

  开关稳压器的最大占空比

  在现实中没有一款高侧 NMOS 降压转换器能够实现 100% 的占空比。在 HSFET/LSFET 开启/关闭过程中,为了避免短路总会有停滞时间。如果占空比超过最大值,开关调稳压器会跳过某些 LSFET 开-启脉冲,维持平均输出电流/电压。

  如何计算 VBUS_MIN 阀值

  VBUS_MIN 阀值是支持目标最大充电电流及保持占空比低于降压转换器最大占空比所需的最低 BUS 引脚电压-。图 3 显示了工作在连续导通模式 (CCM) 的降压转换器的电感器电流和开关节点电压。VBUS 可借助电感器的纹波电流计算,按如下方式推导得到。

  CCM状态下电感器电流与运行占

  在电感器的电流上升沿:

(2)

  在电感器的电流下降沿:

  (3)

  由于纹波电流相同,则可得到 VBUS 公式。

(4)

  等式 4 可以用一些假定条件加以简化:

  。 在 L=2.2μH 时,96% 占空比下纹波电流小于 300mA 。(该电流为平均电流。)在最大占空比为 96% 时,(1-D)/D 与等式中第二项相比仅为 4.2%。因此第三项可忽略。

  VBUS_MIN 阀值是最大占空比下的 VBUS 电压。

  如果 VBUS 电压低于计算所得的 VBUS_MIN 阀值,电池就无法满充。


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