Power-Manager Macht fast extern kompensierte DC/DC-Wandler zu Akkuladern

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Der LTC4000-1 von Linear Technology ist ein Hochspannungscontroller und Power-Manager mit Eingangsleistungsmaximum-Regelung (MPPC, Maximum Power Point Control), der fast jeden beliebigen extern kompensierten DC/DC-Wandler in einen vollwertigen Akkulader verwandelt.

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Der LTC4000-1 unterstützt diverse DC/DC-Wandler-Topologien, darunter Buck, Boost, Buck-Boost, SEPIC, Flyback und Forward. Der Chip leistet eine hochgenaue Eingangsstromüberwachung, Ladestromüberwachung und Ladestromregelung. Er bietet weite Eingangs- und Ausgangsspannungsbereiche (jeweils 3 bis 60 V) und ist mit den unterschiedlichsten Eingangsspannungsquellen, Zellenstapeln und Akkutypen kompatibel. Die MPPC-Schaltung des LTC4000-1 enthält einen Eingangsspannungsregelkreis, der den Ladestrom in der Weise regelt, dass die Eingangsspannung auf einem vorgegebenen Wert verbleibt. Der Chip eignet sich dadurch bestens für den Betrieb an Solarzellen oder anderen hochohmigen Quellen. Typische Anwendungen sind: Hochleistungs-Akkuladesysteme, tragbare Hochleistungsmessgeräte, batteriegestützte Notstromsysteme und batteriebetriebene Geräte für industrielle oder militärische Anwendungen.

Intelligente PowerPath-Topologie als Basis

Der LTC4000-1 basiert auf einer intelligenten PowerPath-Topologie, welche die Eingangsleistung bevorzugt in die Systemlast einspeist, wenn sie zu knapp ist, um gleichzeitig den Akku zu laden. In Verbindung mit externen PFETs bietet der LTC4000-1 verlustarmen Rückstromschutz, effizientes Laden und Entladen des Akkus und sofortige Betriebsbereitschaft, d.h. auch bei tiefentladenem Akku ist die Systemleistung sofort nach dem Einstecken des Netzadapters verfügbar. Externe Strommesswiderstände und eine hochgenaue Strommessschaltung gewährleisten eine hohe Ladestromgenauigkeit und einen hohen Wirkungsgrad. Der LTC4000-1 kann dadurch mit Wandlern unterschiedlichster Leistung – von Milliwatt bis Kilowatt – kombiniert werden.

Unterstützt zahlreiche Akkutypen

Der LTC4000-1 unterstützt diverse Akkutypen, darunter Lithium-Ionen/Polymer/Phosphat, auslaufsichere Bleisäure-Akkus (SLA) und Akkus auf Nickelbasis. Der Chip liefert an den FLT- und CHRG-Pins Signale für eine Ladezustandsanzeige. Weitere Besonderheiten des Akkulader-Controllers sind: programmierbare Float-Spannung (±0,2%), Timer-gesteuerte oder C/X-Strom-gesteuerte Beendigung des Ladevorgangs, temperaturqualifiziertes Laden (externer NTC-Thermistor erforderlich), automatisches Nachladen, C/10-Erhaltungsladen für tiefentladene Zellen, Erkennung defekter Akkus.

Im flachen Gehäuse

Der LTC4000-1 ist in einem flachen (0,75 mm) 28-poligen, 4 mm x 5 mm großen QFN-Gehäuse oder einem 28-poligen SSOP-Gehäuse erhältlich und für den Betriebstemperaturbereich von –40 bis 125 °C spezifiziert.

Die wichtigsten Leistungsmerkmale: LTC4000-1

  • Eingangsleistungsmaximum-Regelung – mit Solarmodulen kompatibel,
  • weite Ein- und Ausgangsspannungsbereiche: 3 bis 60 V,
  • "ideale-Diode"-Eingang für verlustarmen Rückstromschutz und Last-Sharing,
  • "ideale-Diode"-Ausgang für verlustarmen PowerPath und Last-Sharing mit dem Akku,
  • "instant-On"-Betrieb bei tiefentladenem Akku,
  • programmierbarer Ladestrom, ±1% Genauigkeit,
  • hochgenaue Eingangs- und Ladestromüberwachung,
  • hochgenau programmierbare Float-Spannung: ±0,2% bei Raumtemperatur, ±1% über den gesamten Temperaturbereich,
  • Beendigung des Ladevorgangs programmierbar: C/X oder Timer-gesteuert,
  • NTC-Thermistor-Eingang für temperaturüberwachtes Laden,
  • 28-poliges, 4 mm x 5 mm großes QFN- oder SSOP-Gehäuse.

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