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Controllore per caricabatterie altamente integrato per accumulatore litio-polimero - ISL6257

Controllore per caricabatterie altamente integrato per accumulatore litio-polimero - ISL6257

Benvenuti nel modulo di formazione sul caricabatterie Intersil ISL6257 (datasheet). Questo modulo di formazione introduce il funzionamento e l'applicazione del caricabatteria ISL6257.

Progettato per soddisfare i requisiti di NVDC-I per una batteria più efficiente e duratura, la ISL6257 della Intersil è un controllore per caricabatterie a corrente continua (VDC) per accumulatori litio-polimero, ideale per notebook. Il dispositivo è ottimizzato per questa applicazione, permettendo ai clienti di avviare i portatili con tensioni molto più basse e offrendo una maggiore efficienza, una batteria più durevole nel tempo e una migliore gestione termica.

L’ISL6257 offre massima precisione e una piccola uscita VDC, che permette al sistema di operare con un regolare caricabatterie anziché con l'adattatore. Per un voltaggio preciso fornisce un’accuratezza (da -10 ° C a 100 ° C) di tensione dello ± 0,5%, aumentando la durata della batteria. Inoltre fornisce anche un preciso limite per la carica della batteria del ± 3%, permettendo la massima velocità ed espandendo ancora di più la durata della batteria; nonché un convertitore buck sincrono fisso con PWM di 300kHz e con simulazione con il diodo a carico leggero. Questa frequenza costante semplifica il processo di progettazione. La simulazione con il diodo migliora l'efficienza e previene una corrente eccessiva nell’adattatore. Questo controllore per caricabatterie ha un limite di corrente in ingresso veloce che impedisce l'arresto dell'adattatore in caso di corrente eccessiva. Un limite del ± 3% dà corrente d’ingresso e permette una carica più elevata, senza tuttavia superare il limite di corrente dell’adattatore. Questo dispositivo dispone inoltre di un limite di carica di compensazione del ± 25%.

L’ISL6257 include tutte le funzioni che sono necessarie per caricare batterie al litio 2-4 e batterie ricaricabili. Viene utilizzato un convertitore buck ad alta efficienza per controllare il voltaggio e la corrente. Gli ingressi CHLIM servono per il controllo della corrente mentre gli ingressi VADJ e CELLS sono utilizzati per il controllo del voltaggio. L’ISL6257 carica la batteria con corrente costante fino a che la tensione della batteria sale al voltaggio programmato fissato dall’ingresso VADJ e CELLS, dopo di che il caricabatterie inizia ad operare ad una modalità a tensione costante. L'ingresso EN consente l'arresto del caricabatterie tramite un comando del micro-controllore. quando la batteria è in condizioni estremamente calde. Lo spinotto EN serve per spegnere il caricabatterie. Il convertitore buck sincrono usa MOSFET esterni a canale n per convertire la tensione in ingresso in corrente e voltaggio richiesti.

ISL6257 schema elettrico

L’ISL6257 utilizza un’architettura di controllo della modalità della tensione della PWM a frequenza fissa con una funzionalità di feed-forward. Quest’ultima mantiene un guadagno del modulatore costante a 11 al fine di raggiungere velocemente la regolazione della linea non appena cambia la tensione dell’ingresso del buck . Quando la tensione della batteria si avvicina alla tensione di ingresso, il convertitore DC/DC opera in modalità pausa, dove c'è un timer per evitare di far cadere la frequenza nella gamma di frequenze udibili. Si può realizzare un duty cycle fino a 99,6%. Si fa uso di un sistema adattivo di uscita per controllare il tempo morto tra due interruttori. Il circuito che verifica il tempo morto controlla l’uscita LGATE e impedisce al MOSFET del lato superiore di trasformarsi finchè l’LGATE sia completamente spento, in maniera tale da prevenire la conduzione incrociata e lo shoot-rough.

Impostare la tensione di regolamento della batteria

L’ISL6257 utilizza un riferimento di tensione bandgap ad alta precisione per regolamentare la tensione di carica della batteria. L'ingresso VADJ regola la tensione d'uscita del caricabatterie. La tensione di controllo VADJ può variare da 0 a VREF, fornendo un intervallo di regolazione del 10% alla tensione di regolamento CSON. Si realizza così una tensione di precisione migliore rispetto a quella dello 0,5%. E’ possibile impostare altre tensioni di carica della batteria tramite il collegamento ad un partitore di resistenza dal VREF a terra. Il partitore di resistenza deve avere delle dimensioni tali da attirare non più di 100μA dal VREF o collegare una fonte di tensione a bassa impedenza come il convertitore D/A nel micro-controllore.

L'ingresso CHLIM definisce la corrente massima di carica. L'attuale resistenza di rilevamento di corrente è collegata tra CSOP e CSON. Si possono stabilire altri valori soglia del rilevamento della carica della batteria collegando un partitore di resistenza dal VREF o da 3.3V a terra, o collegando una fonte di tensione a bassa impedenza come un convertitore D/A nel micro-controllore. Senza regolamento di corrente di ingresso, la fonte deve essere in grado di fornire la massima corrente e allo stesso tempo la massima corrente di ingresso al caricabatterie. Utilizzando il limitatore di corrente in ingresso, la capacità di corrente di un adattatore AC può essere abbassata, riducendo il costo del sistema. L’ISL625 limita la corrente di carica della batteria quando la soglia limite della corrente di ingresso viene superata, garantendo che il caricabatterie non carichi la tensione dell'adattatore.

Lo spinotto ACSET è utilizzato per il rilevamento di corrente alternata collegando il partitore di tensione. L’ACPRN è un’uscita open-drain ed è elevata quando l’ACSET è inferiore alla quinta discesa, mentre è bassa quando l’ACSET è al di sopra della quinta ascesa. Allo stesso modo il rilevamento dell’adattatore DC è fatto anche utilizzando il DCPRN che collega un partitore di resistenza. Il DCPRN è un’uscita open-drain ed è elevata quando il DCSET è inferiore alla quinta discesa, mentre è bassa quando il DCSET è al di sopra della quinta ascesa.

L’ISL6257 ha un regolatore LDO interno che fornisce costantemente 5V a 30mA di corrente. Ed ha anche la modalità di arresto a bassa potenza. L’EN spegne la ISL6257 e può essere mosso da un termistore per consentire l'arresto automatico dell’ISL6257 quando il battery pack si surriscalda. In modalità di arresto, si disattiva il convertitore DC/DC, e i VCOMP e ICOMP vengono tirati a terra.

La tensione di fase suona a causa di un’alta impedenza quando entrambi i FET sono spenti. Aggiungere uno snubber (una resistenza in serie con capacitatore) al nodo fase di terra significa ridurre notevolmente il suono. In alcune situazioni uno snubber può migliorare l’ondulazione in uscita e il regolamento. Il condensatore dello snubber dovrebbe essere sul nodo fase all’incirca il doppio della capacità parassita. E’ possibile stimarlo operando a bassa corrente di carico (100 mA) e misurando la frequenza della suoneria.
Se la corrente combinata di carica della batteria e la corrente di carico del sistema portano corrente che equivale al limite della corrente dell’adattatore fissato dallo spinotto ACLIM, l’ISL6257 ridurrà la corrente della batteria e/o ridurrà la tensione d'uscita per mantenere la corrente dell'adattatore al limite.

Bisogna aggiungere un filtro tra RS1 e CSIP e CSIN per ridurre il rumore di commutazione. La frequenza di roll off del filtro dovrebbe essere tra la frequenza di cross over e quella di commutazione.
L’amplificatore di errore della tensione controlla l'uscita quando la batteria non dà corrente e la corrente di ingresso è al di sotto del limite. In queste condizioni, il VCOMP controlla l’uscita del caricabatterie, perché i 2 amplificatori di errore della corrente (GM2 e gm3) producono il massimo di corrente e caricano il condensatore sull’ICOMP alla sua tensione massima (limitata a 1,2 V sopra il VCOMP). Con un’alta tensione sull’ICOMP, l’uscita del buffer alla tensione minima è pari alla tensione sul VCOMP.

Quando la tensione della batteria è inferiore alla tensione con carica piena, l’amplificatore di errore della tensione va alla sua potenza massima (limitata a 1,2 V sopra l’ICOMP) e la tensione dell’ICOMP controlla il circuito attraverso il buffer dalla tensione minima. L’immagine mostra il circuito di controllo della corrente in carica. Il condensatore della compensazione (CICOMP) dà all’amplificatore di errore (GM2) un polo a frequenza molto bassa (<<1Hz) e uno zero a FZ1. Quest’ultimo viene creato dall’uscita 0,25 * CA2 aggiunta all’ICOMP. La risposta del circuito è un altro zero a causa della ESR del condensatore di uscita.

L’ISL6257 per un voltaggio preciso fornisce un’accuratezza (da -10 ° C a 100 ° C) di tensione dello ± 0,5%, aumentando la durata della batteria. Questo dispositivo fornisce anche un preciso limite per la carica della batteria del ± 3%, permettendo la massima velocità ed espandendo ancora di più la durata della batteria.

Grazie per il tempo dedicato alla presentazione del caricabatterie ISL6257. Per saperne di più o procedere con l'acquisto di alcuni di questi dispositivi, cliccare sul link o chiamare il nostro numero assistenza. Per ulteriori informazioni tecniche visitare il sito Intersil - link - o se si desidera parlare con qualcuno, chiamare il nostro numero assistenza o utilizzare la nostra 'chat'.

Farnell

 

 

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