深入解析LTC3625/LTC3625 - 1：高效雙電池超級電容充電器

在電子設(shè)備的設(shè)計中，超級電容充電器扮演著至關(guān)重要的角色。今天，我們就來詳細探討一下LINEAR TECHNOLOGY推出的LTC3625/LTC3625 - 1 1A高效雙電池超級電容充電器，看看它有哪些獨特的特性和應(yīng)用場景。

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產(chǎn)品概述

LTC3625/LTC3625 - 1是可編程超級電容充電器，能夠?qū)蓚€串聯(lián)的超級電容從2.7V至5.5V的輸入電源充電至固定輸出電壓（4.8V/5.3V或4V/4.5V可選）。其獨特之處在于具備自動電池平衡功能，可防止充電過程中電容過壓，且無需平衡電阻。

產(chǎn)品特性亮點

高效升降壓充電

支持對兩個串聯(lián)超級電容進行高效的升降壓充電，能有效提高充電效率，減少能量損耗。

自動電池平衡

自動電池平衡功能可防止充電時電容過壓，確保電容安全，延長電容使用壽命。

可編程充電電流

充電電流可編程，單電感時最高可達500mA，雙電感時最高可達1A（(V_{IN }=2.7 ~V) 至5.5V），可根據(jù)實際需求靈活調(diào)整。

可選電壓調(diào)節(jié)

LTC3625每節(jié)電容可選擇2.4V/2.65V調(diào)節(jié)，LTC3625 - 1每節(jié)電容可選擇2V/2.25V調(diào)節(jié)，滿足不同應(yīng)用場景的電壓需求。

低靜態(tài)電流

空載靜態(tài)電流低至23μA，關(guān)機時(I_{VIN }<1 mu A) ，有助于降低功耗，延長設(shè)備續(xù)航時間。

小尺寸封裝

采用低外形12引腳3mm × 4mm DFN封裝，節(jié)省電路板空間，適合小型化設(shè)計。

應(yīng)用場景廣泛

該充電器適用于多種場景，如服務(wù)器、RAID系統(tǒng)、大容量存儲設(shè)備、高電流備用電源、固態(tài)硬盤、無線功率計以及高峰值功率升壓電源等。

電氣特性詳解

輸入輸出電壓范圍

輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，輸出電壓可根據(jù)(V{SEL}) 引腳選擇不同的調(diào)節(jié)值。例如，LTC3625在(V{SEL}=V{IN}) 時，充電器終止電壓為5.2V至5.4V；(V{SEL}=0V) 時，為4.7V至4.9V。

充電電流相關(guān)

通過外部電阻可對充電電流和最大輸入電流進行編程。如(R{PROG}=143k) 時，編程的降壓充電電流(I{BUCK}) 典型值為0.99A；(R_{PROG}=71.5k) 時，典型值為1.98A。

其他特性

還具備輸入欠壓鎖定（UVLO）、充電終止電壓調(diào)節(jié)、充電滯后等特性，確保充電器在不同條件下穩(wěn)定工作。

工作模式分析

降壓轉(zhuǎn)換器

降壓轉(zhuǎn)換器通過PROG引腳對平均輸出電流進行用戶編程，其計算公式為(I{BUCK}=h{PROG } cdot frac{1.2 V}{R{PROG }}) ，其中(h{PROG }=118,000) （典型值）。它采用滯環(huán)電流調(diào)節(jié)方式，自動提供過流和反向電流限制保護。

升壓轉(zhuǎn)換器

升壓轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)固定平均輸入電流為2A（典型值），同樣采用滯環(huán)電流調(diào)節(jié)。在正常操作中，(V{OUT}) 應(yīng)隨(V{MID}) 增加；若出現(xiàn)反向電壓，將進入涓流充電模式。

單電感操作

當(dāng)CTL引腳連接到(V{IN}) 時，充電器工作在單電感模式。在此模式下，降壓和升壓轉(zhuǎn)換器不會同時運行。充電過程中，降壓和升壓轉(zhuǎn)換器交替工作，直至(V{OUT}) 達到編程輸出電壓，然后進入睡眠模式。

雙電感操作

當(dāng)CTL引腳連接到GND時，充電器工作在雙電感模式。此時，降壓和升壓轉(zhuǎn)換器可同時運行，大大縮短充電時間，但需要額外的電路板組件。

引腳功能說明

各引腳具有不同的功能，如SW1和SW2為開關(guān)引腳，分別用于降壓和升壓調(diào)節(jié)器；(V{IN}) 為輸入電壓引腳，需用10μF或更大的陶瓷電容旁路到GND；CTL用于設(shè)置充電模式；(V{SEL}) 用于選擇輸出電壓等。

應(yīng)用設(shè)計要點

編程充電電流

通過將PROG引腳連接到地的單個電阻來編程(C{BOT}) 充電電流，計算公式為(R{PROG }=h{PROG } cdot frac{1.2 V}{I{BUCK }}) 。

輸出電壓編程

通過(V_{SEL}) 輸入引腳可將輸出閾值電壓設(shè)置為4.8V/4.0V或5.3V/4.5V。

熱管理

當(dāng)結(jié)溫超過約150°C時，熱關(guān)斷電路會自動停用輸出。為降低最大結(jié)溫，建議將DFN封裝的暴露焊盤連接到電路板的接地層。

電容和電感選擇

(V_{IN}) 電容應(yīng)選擇低等效串聯(lián)電阻（ESR）的多層陶瓷電容，以減少輸入電壓紋波。電感推薦選擇3.3μH，且具有低直流電阻和足夠的直流電流額定值。

印刷電路板布局

為確保在所有條件下都能提供最大電流，LTC3625/LTC3625 - 1封裝背面的暴露焊盤必須焊接到電路板接地。同時，輸入電容、電感和輸出旁路電容應(yīng)盡可能靠近芯片，并保證有完整的接地層。

典型應(yīng)用案例

450mA充電電流單電感應(yīng)用

適用于需要特定充電電流的場景，通過合理配置電阻和電容，可實現(xiàn)穩(wěn)定的充電功能。

太陽能供電超級電容充電器

結(jié)合最大功率點跟蹤（MPPT）技術(shù)，可有效利用太陽能進行充電，提高能源利用效率。

5V和12V電源穿越應(yīng)用

在電源中斷時，超級電容可提供臨時電源，確保設(shè)備正常運行。

相關(guān)產(chǎn)品推薦

除了LTC3625/LTC3625 - 1，LINEAR TECHNOLOGY還有一系列相關(guān)產(chǎn)品，如LTC3203、LTC3204等，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求進行選擇。

總之，LTC3625/LTC3625 - 1超級電容充電器憑借其高效、可靠、靈活的特性，為電子工程師在設(shè)計超級電容充電系統(tǒng)時提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇充電模式、配置外部組件，并注意電路板布局等細節(jié)，以充分發(fā)揮該充電器的性能優(yōu)勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。