基于LT8705的锂电池充电电路设计

张滨;曹亚;宋海飞

【摘 要】随着世界对环境的保护力度加大，大力推出新能源产业的发展，以及电力电子技术、集成电路设计和半导体技术快速发展，兼容更宽范围低输入电压的充电机越来越受到关注，因此低压宽输入电压范围的buck-boost电源应用越来越广泛，对开关电源控制芯片提出了更高的要求，因此本文基于LT8705控制芯片设计一款高效锂电池充电电路的设计，依据实验结果，该电源模块实现了预期功能，达到了性能标准，满足需求。 【期刊名称】《数字技术与应用》 【年(卷),期】2014(000)010 【总页数】3页(P130-131,133)

【关键词】充电电路;LT8705;恒流;电池成组 【作 者】张滨;曹亚;宋海飞

【作者单位】许继电源有限公司 河南许昌 461000;许继电源有限公司 河南许昌 461000;许继电源有限公司 河南许昌 461000 【正文语种】中 文 【中图分类】TM912

新能源的出现推动了清洁能源的快速发展,串并联电池成组成为了更多场合的需求。目前国内电源行业市场主要以升压模块和降压模块为主,然而对升降压性的电源模块在产品中应用极少,其主要原因是控制难度比较大,不能够满足电力行业中设备的

供电需求,并且在大多数工业使用的模块中其整流部分大多采用二极管整流,这样一来在大电流的长河中,大大降低了电源模块的效率,并且需要很大的散热器为其散热,增加了成本,并且体积增大,难以做到电源模块小型换。因此针对以上问题,为满足电池充电电源装置的低功耗,宽输入,锂电池充电,轻便灵活等技术要求,基于LT8705控制芯片,研发一款输入范围宽,电流大,效率高,可为锂电池进行充电的电源模块,从而解决低压宽范围输入的buck-boost在充电模块工程的空缺,此电源模块具有功率密度高,控制简单,高效率,低成本等优势,可以广泛的应用于低压宽范围直流输入,恒流输出的电

该系统以凌特LT8705 buck-boost芯片为控制核心对其锂电池进行充电,系统框图如图1所示,主要包括AC/DC稳压单元、BMS (电池管理系统)、锂电池、霍尔传感器及其LT8705控制芯片的DC/ DC充电单元电路五部分组成。 1.1 DC/DC充电单元工作原理

该依据LT8705控制芯片的工作原理,本文所研发一款的高效能buck-boost同步整流电源模块,其电路如图2所示。该电路主要包括了DC-DC电路主功率单元、驱动电路单元、电压及电流环路工作状态反馈单元、电流控制功能单元。 1.2 主功率单元池充电场合。

DC/DC主功率单元是由4片MOSFET开关管(M1～M4)、电感L1、输入和输出滤波电容、采样电阻组成的DC/DC主功率单元。其中,M1和M3分别为BUCK和BOOST的控开关管,M2和M4分别为BUCK和BOOST的同步整流开关管。 1.3 驱动功能单元

当给充电机处于buck-boost模式工作状态下,M1关断时, GATEVCC电压通过D4对C33充电;当D4关闭后,C33上的电压经26脚、28脚及电阻R18驱动M1导通。同理,M4的驱动工作过程相同。当充电机工作于buck模式时,M3一直处于截止状态,在控制芯片的内部升压电容充电控制模块控制下,输入电压UIN经

CSNIN管脚由BOOST2脚向C34充电或C33电容电压经BOOST1脚后由BOOST2脚向C34充电,以保持M4一直导通。当DC-DC电路工作于boost模式时,M2一直处于截止状态,在控制芯片的内部升压电容充电控制模块控制下,输出电压Uout经CSPOUT脚后由BOOST1脚向C33充电或C34电容电压经BOOST2脚后由BOOST1脚向C33充电,以保持M1一直导通。 1.4 电压和电流环路功能单元

根据图2所示,输入电压欠压保护是由R37、R38分压组成,当分压电压低于1.234V时不工作,输出电压最大值是由R30、R31、R34Z组成,当R34分压为1.208V是转为恒压工作。通过IMON_OUT管脚R40、R42、C46设置恒流最大值。R17为输出采样电阻确定最大电流保护值。 1.5 电路关键参数计算

RT的选择:采用下式计算用于设定内部振荡器的RT电阻:

采样电阻的选择:在电路满足升压区和降压区的最大RSENSE采样电阻阻值的情况下,依据本设计需求输出电流Iout为10A , Voutmin=24V,Voutmax=26V要求和最小输入电压VINMIN=20V同时满足最大输入电压VINMAX=40V情况下以升压区中的最大占空比作为开始根据技术手册中最大电感电流检测电压与占空比关系曲线图可知:

然后分别估算估算升压区和降压区中的最大和最小电流纹波 现在计算升压区和降压区最大采样电阻Rsense阻值 根据余量需留40%,因此最小采样电阻需要是:

RSENSE=6.7mΩ/1.4=4.7mΩ,因此选择Rsense值为4mΩ的功率采样电阻。 共用电感的选择:由于采样电阻Rsense已知,我们可以根据以下计算电感最小值,同时满足电感电流不发生震荡,我们选择的电感L要大于以下计算的最大值,