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fn9203.1
六月 17, 2005
应用 信息
这 下列的 电池 charger 设计 谈及 至 这 典型
应用 电路 在 图示 15, 在哪里 典型 电池
配置 的 4s2p 是 使用. 这个 部分 describes 如何 至
选择 这 外部 组件 包含 这 inductor, 输入
和 输出 电容, 切换 mosfets, 和 电流
感觉到 电阻器.
inductor 选择
这 inductor 选择 有 trade-offs 在 费用, 大小 和
效率. 为 例子, 这 更小的 这 电感, 这
小 这 大小, 但是 波纹 电流是 高等级的. 这个 也 结果
在 高等级的 交流 losses 在 这 有磁性的 核心 和 这 windings,
这个 decrease 这 系统 efficiency. 在 这 其它 hand,
这 高等级的 电感 结果 在 更小的 波纹 电流 和
小 输出 过滤 capacitors, 但是 它 有 高等级的 dcr (直流
阻抗 的 这 inductor) loss, 和 有 slower 瞬时
回馈. 所以, 这 实际的 inductor 设计 是 为基础 在 这
inductor 波纹 电流 正在 ±(15-20)% 的 这 最大
运行 直流 电流 在 最大 输入 电压. 这
必需的 电感 能 是 计算 从:
在哪里 v
在,最大值
, v
BAT
, 和 f
s
是 这 最大 输入
电压, 电池 电压 和 切换 频率,
各自. 这 inductor 波纹 电流
∆
I
是 建立 从:
在哪里 这 最大 顶峰-至-顶峰 波纹 电流 是 30% 的
这 最大 承担 电流 是 使用.
为 v
在,最大值
=19v, v
BAT
=16.8v, i
bat,最大值
=2.6a, 和
f
s
=300khz, 这 计算 电感 是 8.3µh. choosing
这 closest 标准 值 给 l=10µh. ferrite cores 是
常常 这 最好的 选择 自从 它们 是 优化 在 300khz 至
600khz 运作 和 低 核心 丧失. 这 核心 必须 是 大
足够的 不 至 使湿透 在 这 顶峰 inductor 电流 i
顶峰
:
输出 电容 选择
这 输出 电容 在 并行的 和 这 电池 是 使用 至
absorb 这 高 频率 切换 波纹 电流 和
平整的 这 输出 电压. the rms 值 的 这 输出
波纹 电流 i
rms
是 给 用:
在哪里 这 职责 循环 d 是 这比率 的 这 输出 电压
(电池 电压) 在 这 输入 电压 为 持续的
传导 模式 这个 是 typical 运作 为 这 电池
charger. 在 这 电池 承担 时期, 这 输出 电压
varies 从 它的 最初的 battery 电压 至 这 评估 电池
电压. 所以, 这 职责 循环 change 能 是 在 这 范围 的
在 0.5 和 0.88 为 这 最小 电池 电压 的
10v (2.5v/cell) 和 这 最大 电池 电压 的 16.8v.
这 最大 rms 值 的 这 输出 波纹 电流 occurs
在 这 职责 循环 的 0.5 和 是 表示 作:
为 v
在,最大值
=19v, l=10h, 和 f
s
=300khz, 这 最大
rms 电流 是 0.46a. 一个 典型 10µf 陶瓷的 电容 是 一个
好的 选择 至 absorb 这个 电流 和 也 有 非常 小
大小. 这 tantalum 电容有 一个 知道 失败 mechanism
当 subjected 至 高 surge 电流.
emi 仔细考虑 通常地 制造 它 desirable 至 降低
波纹 电流 在 这 电池 leads. beads 将 是 增加 在
序列 和 这 电池 包装 至 增加 这 电池
阻抗 在 300khz 切换 频率. 切换 波纹
电流 splits 在 这 电池 和 这 输出 电容
取决于 在 这 等效串联电阻 的 这 输出 电容 和 电池
阻抗. 如果 这 等效串联电阻 的 这 输出 电容 是 10m
Ω
和
电池 阻抗 是 raised 至 2
Ω
和 一个 bead, 然后 仅有的
0.5% 的 这 波纹 电流 将 流动 在 这 电池.
场效应晶体管 选择
这 notebook 电池 charger 同步的 buck 转换器
有 这 输入 电压 从 这 交流 adapter 输出. 这
最大 交流 adapter 输出 电压 做 不 超过 25v.
因此, 30v 逻辑 场效应晶体管 应当 是 使用.
这 高 一侧 场效应晶体管 必须 是 能 至 dissipate 这
传导 losses 加 这 切换 losses. 为 这 电池
charger 应用, 这 输入 电压 的 这 同步的
buck 转换器 是 equal 至这 交流 adapter 输出 电压,
这个 是 相当地 常量. 这 最大 效率 是
达到 用 selecting 一个 高 一侧 场效应晶体管 那 有 这
传导 losses equal 至 这 切换 losses. 确保 那
isl6255, isl6255a lgate 门 驱动器 能 供应 sufficient
门 电流 至 阻止 它 from 传导, 这个 是 预定的 至
这 injected 电流 在 这 流-至-源 parasitic
电容 (miller 电容 c
gd
), 和 造成 用 这 电压
rising 比率 在 阶段 node 在 这 时间 instant 的 这 高-一侧
场效应晶体管 turning 在; 否则, 交叉-传导 问题
将 出现. 合理地 slowing 转变-在 速 的 这 高-
一侧 场效应晶体管 用 连接 一个电阻 在 这 激励
管脚 和 门 驱动 供应 源, 和 这 高 下沉 电流
能力 的 这 低-一侧 场效应晶体管 门 驱动器 帮助 减少
这 possibility 的 交叉-传导.
为 这 高-一侧 场效应晶体管, 这 worst-情况 传导
losses 出现 在 这 最小 输入 电压:
这 最佳的 效率 occurs 当 这 切换 losses
equal 这 传导 losses. 不管怎样, 它 是 difficult 至
计算 这 切换 losses 在 这 高-一侧 场效应晶体管
自从 它 必须 准许 为 difficult-至-量化 factors 那
影响 这 转变-在 和 转变-止 时间. 这些 factors
smax,在
BAT
L
batmax,在
f v
V
I
VV
L
∆
−
=
maxbat,l
I30%I
⋅=
∆
lmax,batpeak
I
2
1
II
∆
+=
()
d1 d
f l 12
V
I
s
最大值,在
RMS
−=
s
最大值,在
RMS
f l 124
V
I
=
DSON
2
BAT
在
输出
传导,1q
RI
V
V
P
=
isl6255, isl6255a
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