常规用于汽车电瓶(轿车12V,卡车24V)供电的车载充电器,大量使用在各种便携式、手持式设备的锂电池充电领域, 诸如: 手机, PDA,GPS 等。
车充既要考虑锂电池充电的实际需求(恒压CV,恒流CC,过压保护OVP),又要兼顾车载电瓶的恶劣环境(瞬态尖峰电压,系统开关噪声干扰,EMI 等);
因此车充方案选取的电源管理IC 必须同时满足:耐高压,高效率,高可靠性,低频率(有利于EMI 的设计)的开关电源芯片;通俗讲就是要求“皮实”。
常规车载充电方案简介
一、单片 34063 实现的低端车充方案
优点:低成本;
缺点:(1) 可靠性差,功能单一;没有过温度保护,短路保护等安全性措施;
(2) 输出虽然是直流电压,但控制输出恒流充电电流的方式为开关电流峰值限制,精度不够高;
(3) 由于34063 为1.5A 开关电流PWM+PFM 模式(内部没有误差放大器),其车充方案输出直流电压电流的纹波比较大,不够纯净;输出电流能力
也非常有限(常见于500mA~800mA 之间的低端车充方案中)。
二、34063+NPN(NMOS)实现扩流的车充方案
优点:在[一]方案的基础上扩流来满足不断增长的充电电流能力的需求;
缺点:同样存在[一]方案中类似的不足。
三、用 2576+358+稳压管的方案
优点:(1) 由于2576 内置过流保护、过温度保护等安全措施,结合358(双运放)来实现输出恒压CV,恒流CC,过压保护OVP 等功能;实现了可靠、安
全、完善的锂电池充电方案;
(2) 由于2576 为固定52K PWM 变换器,使得车充的EMI 设计相对容易;
(3) 由于2576 和358 均为40V 高压双极工艺制造,更加“皮实”;
(4) 这种方案常用在0.8A ~ 1.5A 左右的车充中。
缺点:(1) 系统相对复杂,成本较高;
(2) 恒流CC 和过压保护OVP 是通过358 的输出去控制2576 的EN来实现的,因此充电电流有比较大的纹波,CC 和OVP 的响应速度也不够快(是
通过切换2576 是否工作来实现的)。
XL2002/XL2003/XL2005/XL2006专用于车充方案的系列单片IC;
内部除了常规的过流保护,过温度保护,输出短路保护外,还内置了专用于锂电池充电的CV,CC,OVP;相当于把[三]方案中的2576+358+稳压管全部集成到一颗IC 中。
XL2002/XL2003/XL2005/XL2006自带恒压恒流环路的高效率降压型单片车充专用芯片
优点:(1)全内置型单片高电压、高频率、高效率、大电流、高可靠性、高性价比集成电路。
(2)系统设计简单、方便灵活、高功率密度;
(3)常规的过流保护,过热保护,输出短路保护都内置;
(4)高效率,典型12V 输入,5V 输出的条件下,效率基本都在90%以上。
随着家用汽车的普及,汽车蓄电池成为便携式笔记本室外供电的理想电源;由于常规便携式笔记本的输入供电电压不完全一致(山寨笔记本,EPC,常规笔记本大多在16V ~ 20V 之间不等,上网本大部分为12V,不同品牌,不同厂家有差异),但是常规汽车蓄电池电压卡车为24V,考虑到汽车蓄电池充满电和亏电的因素,一般卡车蓄电池电压在20V ~ 28V 之间,因此,汽车蓄电池无法通过点烟器插头直接给便携式笔记本供电,必须经过电压变换,这就需要高转换效率、高输出功率(大多数在30W~90W 之间)、高可靠
性、环保节能、高性价比、小体积的直流电压转换方案,即便携式笔记本车载适配器方案。
当要求只通过卡车 24V 蓄电池取电给便携式笔记本或其他车载电子设备供电时,仅需要单纯降压就好了;XL4003/XL4005/4012 降压应用电路(VIN=20V~30V ,VOUT= 12V/16V/19V)。
特点:(1)全内置型单片高电压、高频率、高效率、大电流、高可靠性、高性价比集成电路;
(2)系统设计简单、方便灵活、高功率密度;
(3)常规的过流保护,过热保护,输出短路保护都内置;
(4)高效率,在输入电压20V-30V,输出功率50W 时效率高达90%以上。
常规汽车蓄电池电压轿车为12V,卡车为24V,考虑到汽车蓄电池充满电和亏电的因素,一般轿车蓄电池电压在10V ~ 14.5V 之间 ;当要求通过轿车 12V 蓄电池取电给便携式笔记本或其他车载电子设备供电时,仅需要单纯升压就好了;
XL6011/XL6012升压(BOOST)拓扑结构这种拓朴结构能够直接把轿车的车载 12V 的电源升压到笔记本所需的16V~20V 电压,输出电流能力2A~5A,参考示意图如下:
特点:(1) 系统结构简单,设计方便灵活,可以达到很高的效率(50W 输出时高达93%);
(2)由于大功率开关管内置,功率管的电压,电流,温度都受控;同时,芯片内置软启动电路、环路频率补偿电容、内部固定频率、全内置过压保护、过流保护、过热保护等电路,芯片的可靠性,安全性大大提高,外围器件很少,系统体积小,高功率密度,高性价比。