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LTC3337具有精密库伦计数器的原电池SOH监控器

2021/10/25 15:21:11
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     LTC3337是一款具有内置精密库仑计数器的原电池健康状态 (SOH) 监视器。它设计为与原电池串联,相关串联电压降很小。获得专利的无限动态范围库仑计数器记录所有累积的电池放电,并将其存储在可通过 I2C 接口访问的内部寄存器中。基于此充电状态 (SOC) 的放电警报阈值可编程。当达到阈值时,IRQ 引脚产生中断。库仑计数器的精度低至空载也保持恒定。


LTC3337具有精密库伦计数器的原电池SOH监控器


    LTC3337还集成了额外的SOH监控,并通过I2C测量和报告:电池电压、电池阻抗和温度。


    为适应各种原电池输入,可通过引脚,在5mA至100mA之间选择峰值输入限流值。可针对BAT_IN或BAT_OUT引脚进行库仑计算,具体取决于AVCC引脚连接。针对输出端使用两个超级电容器(可选)堆叠的应用提供了BAL引脚。


    LTC3337采用12引脚2mm × 2mm LFCSP封装。


    应用


    低功耗原电池供电系统


    (例如:1× LiSOCl2, 2–3× 碱性)


    远程工业传感器(例如:仪表、警报)资产跟踪器


    电子门锁


    “保护有效”/ 电源/备用电池SmartMesh? 应用


    评估套件DC2973A


    演示电路2973A展示了LTC3337初级电池健康状态 (SOH) 监视器,该监视器具有精确的库仑计数器,以可配置的峰值限流值运行。LTC3337支持1.8V至5.5V的输入电压和高达100mA的峰值电流以及100nA的静态电流。库仑计数、电池电压和电池串联电阻 (BSR) 是可测量的,可用于量化电池的充电状态和健康状况。


LTC3337具有精密库伦计数器的原电池SOH监控器

LTC3337具有精密库伦计数器的原电池SOH监控器

LTC3337具有精密库伦计数器的原电池SOH监控器


    DC2973A展示了LTC3337最高功率配置下的简单布局。电路可以降到更低的IPEAK电平。演示板可以使用微型USB电缆直接连接到PC,以运行GUI并配置简单的电池充电状态 (SOC) 监视器。GUI的源代码可用,并可用作LTC3337固件开发的起点。


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    LTC3129 是一款高效率、200mA 降压-升压型 DC/DC 转换器,具有 VIN 和 VOUT 宽电压范围。它具有精确的 RUN 引脚阈值,支持可预测调节器开启,并提供最大功率点控制(MPPC)能力,以确保从光伏板等非理想电源中获取最大功率。其PWM模式操作如下所示:如果PWM引脚为高,或者如果转换器上的负载电流足够高,可以命令PWM模式以PWM低运行,LTC3129将使用内部补偿的平均电流模式控制回路在固定的1.2MHz PWM模式下运行。PWM模式最大限度地减少了输出电压纹波,并产生了低噪声的开关频谱。专有的开关算法提供了操作模式之间的无缝转换,并消除了所有操作模式中平均电感器电流、电感器纹波电流和回路传递函数的不连续性。与传统的降压-升压转换器相比,这些优点提高了效率,改善了回路稳定性,降低了输出电压纹波。下图显示了LTC3129功率级的拓扑结构,该功率级由四个N沟道DMOS开关及其相关栅极驱动器组成。在PWM模式操作中,两个开关引脚在每个周期都会独立于输入和输出电压进行转换。响应于内部控制回路命令,内部脉宽调制器产生适当的开关占空比,以保持输出电压的调节。当从高输入电压降压到较低输出电压时,转换器在降压模式下运行,开关D在整个开关周期内保持导通,除了最小开关低持续时间(通常为90ns)。在开关低持续时间期间,开关C接通,这迫使SW2变低并对快速电容器CBST2充电。这确保了BST2上的开关D栅极驱动器电源轨得以保持。调整开关A和B的占空比,以保持降压模式下的输出电压调节。如果输入电压低于输出电压,则转换器以升压模式运行。除最小开关低持续时间(通常为90ns)外,开关A在整个开关周期内保持开启状态。在开关低持续时间期间,开关B被接通,这迫使SW1变低并对快速电容器CBST1充电。这确保了BST1上的开关A栅极驱动器电源轨得以保持。调整开关C和D的占空比,以在升...
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    LTC3129是一款1.3µa静态电流、单片、电流模式、降压-升压DC/DC转换器,可在1.92V至15V的宽输入电压范围内运行,并为负载提供高达200mA的电流。内部低RDS(ON)N沟道电源开关降低了解决方案的复杂性,并最大限度地提高了效率。专有的开关控制算法允许降压-升压转换器在输入电压高于、低于或等于输出电压的情况下保持输出电压调节。升压或降压操作模式之间的转换是无缝的,没有瞬态和亚谐波开关,使该产品成为噪声敏感应用的理想选择。LTC3129在1.2MHz的固定标称开关频率下运行,在小解决方案尺寸和高效率之间实现了理想的权衡。电流模式控制提供了固有的输入线电压抑制、简化的补偿和对负载瞬态的快速响应。LTC3129中还包括突发模式功能,用户可以通过PWM输入引脚进行选择。在突发模式操作中,LTC3129仅在需要维持电压调节时才操作转换器,从而在轻输出负载条件下提供卓越的效率。突发模式静态电流仅为1.3µa。在较高负载下,当选择突发模式操作时,LTC3129会自动切换到固定频率PWM模式。(请参阅不同输入和输出电压下的模式转换点的典型性能特征曲线。)如果应用需要极低的噪声,也可以通过PWM引脚选择连续PWM操作。还提供了MPPC(最大功率点控制)功能,当从各种非理想电源(如光伏电池)运行时,该功能允许将转换器的输入电压伺服到可编程点,以获得最大功率。LTC3129还具有精确的带滞后的RUN比较器阈值,允许降压-升压DC/DC转换器在用户选择的VIN电压阈值下打开和关闭。并且LTC3129具有宽电压范围、1.3µa突发模式电流和可编程RUN和MPPC引脚,非常适合许多不同的应用。附图:不同封装引脚配置信息
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    为了确保正常运行和最小化电磁干扰,在印刷电路板布局过程中必须小心。文末图片则显示了推荐的组件放置,包括迹线、接地平面和过孔位置。请注意,LT8620的VIN引脚、GND引脚和输入电容器中流过大的开关电流。通过将电容器放置在VIN和GND引脚附近,输入电容器形成的回路应尽可能小。当使用物理上较大的输入电容器时,产生的回路可能会变得太大,在这种情况下,最好使用靠近VIN和GND引脚的小外壳/值电容器,再加上更远的较大电容器。这些组件以及电感器和输出电容器应放置在电路板的同一侧,并且它们的连接应在该层上进行。在最靠近表层的层中的应用电路下方放置一个局部的、完整的接地平面。SW和BOOST节点应尽可能小。最后,保持FB和RT节点较小,以便接地迹线将它们与SW和BOOST节点屏蔽。封装底部的暴露焊盘必须焊接到地上,以便焊盘与地电连接,并在热上充当散热器。为了保持较低的热阻,尽可能地延伸接地平面,并在LT8620下方和附近添加热通孔,以在电路板内和底侧添加额外的接地平面。高温注意事项对于较高的环境温度,应注意PCB的布局,以确保LT8620的良好散热。封装底部的暴露焊盘必须焊接到接地平面。该接地应通过热通孔连接到下面的大铜层;这些层将分散LT8620散发的热量。放置额外的通孔可以进一步降低热阻。当环境温度接近最大结额定值时,应降低最大负载电流。LT8620内的功耗可以通过计算效率测量的总功率损耗并减去电感器损耗来估算。管芯温度是通过将LT8620功耗乘以从结到环境的热阻来计算的。如果超过安全结温,LT8620将停止切换并指示故障状态。
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    LT8620将容忍短路输出。在输出短路和断电条件下,有几个功能用于保护。首先,当输出低于设定值时,开关频率将被折叠,以保持电感器电流控制。其次,监测底部开关电流,这样如果电感器电流超过安全水平,顶部开关的切换将被延迟,直到电感器电流降至安全水平。频率折返行为取决于SYNC引脚的状态:如果SYNC引脚较低,当输出电压低于编程电平时,开关频率将减慢。如果SYNC引脚连接到时钟源或连接到高电平,LT8620将保持在编程频率,不会折返,只有在电感器电流超过安全水平时才会缓慢切换。在系统中还有另一种情况需要考虑,当LT8620的输入不存在时,输出将保持在高水平。这可能发生在电池充电应用或电池备份系统中,在这些系统中,电池或其他电源与LT8620的输出二极管或电阻连接。如果允许VIN引脚浮动,EN引脚保持高电平(无论是通过逻辑信号还是因为它与VIN相连,那么LT8620的内部电路将通过其SW引脚拉动其静态电流。如果系统在这种状态下可以容忍几mA,这是可以接受的。如果EN引脚接地,SW引脚电流将降至接近1μa。但是,如果VIN引脚接地而输出保持高电平,无论EN如何,LT8620内的寄生体二极管都可以通过SW引脚和VIN引脚从输出拉动电流。文末图片显示了VIN和EN/UV引脚的连接,这将允许LT8620仅在存在输入电压时运行。并且防止短路或反向输入。
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