2022年8月16日,2022(夏季)亞洲充電展在深圳成功舉辦,展會同期還舉辦了2022(夏季)USB PD&Type-C亞洲大會,并邀請了17位行業大咖現場與大家探討USB PD&Type-C的應用與未來發展,為大家分享最新的第三代半導體技術以及高效率快充電源解決方案。

力生美半導體 產品應用工程經理 謝恒發表了《如何構建28~80V高精度/高壓快充系統》為主題的演講,力生美所推出的一系列高精度的多串鋰電池充電芯片,具備高精度,免調試功能,讓多串鋰電池的充電更安全,并簡化充電器鋰電池充電控制設計。

針對日益增長的多串鋰電池應用,一款高精度的鋰電池充電控制芯片,不僅能夠提升鋰電池充電的安全性,還可以降低充電器在生產過程中調試帶來的人工成本,支持電池充電狀態指示和狀態輸出以及過熱保護功能,并且還可以進行編程二次開發,適用于各種鋰電池包或者鋰電池組的AC/DC充電器應用,滿足多種個性化需求。

隨著USB PD3.1標準的推出,增加28V,36V,48V三檔輸出電壓,將輸出功率由100W擴展到240W,輸出電流5A不變。與傳統USB PD中使用DC-DC充電的路線不同,其中DC-DC電路在大功率輸出下會有明顯的一個損耗,同時也增加了成本。力生美采取直接AC-DC充電器的方式,由充電控制芯片來調節開關電源的輸出電壓,實現對鋰電池組的充電。

多串鋰電池具有非常廣泛的應用場景,電動工具,園林工具,無線吸塵器,掃地機器人,按摩器,電動自行車,平衡車和滑板車內部都是使用的多串鋰電池組,滿足高壓大功率的供電需求。力生美推出的充電控制芯片,可以很好的滿足這些設備內置鋰電池的充電需求。

在安全合格的充電器,需要確保精確的電壓輸出,避免鋰電池出現過充而發生危險,對于空載電壓精度通常需要小于1%。傳統鋰電池充電器采用多個電阻的組合,或者采用MCU校準輸出電壓。傳統的解決方案生產效率較低,而改用力生美的充電芯片方案,可以大大簡化充電器的生產,降低生產成本。

以上是不同鋰電池組充電方案的性能對比,其中采用千分之一精度和千分之五精度的431電壓基準組合,可以達到千分之七的理論精度,這種方式的缺點是高精度電阻較貴,阻值范圍有限,需要使用多顆電阻。

另外一種方式是采用可調電位器配合人工調整,需要增加額外的人工成本,調整耗時較長,電位器的可靠性也較差。還有一種方式為采用多個電阻并聯,同樣也有可靠性差以及生產效率較低的問題。

而使用力生美千分之五精度的芯片無需使用高精度電阻,省去電位器以及調節問題,無需MCU和431電壓基準等,大大簡化充電器的生產流程,無需調試,具有低溫漂,高電壓精度的優勢。

這是一個傳統的鋰電池充電器應用方案,采用MCU+358運放+431電壓基準的解決方案,也是一個比較常見的做法,器件數量非常多,電路復雜,在實際生產下需要修調,并且在全溫度范圍下,受器件溫漂問題,精度不是非常理想。

通過使用力生美高集成的鋰電池充電方案,得益于芯片的高集成設計,一顆芯片直接進行充電控制,取代MCU+運放+電壓基準的解決方案,外部器件也非常少。可以看到電路得到大大簡化,只需一顆普通的5%電阻就可以設定電池節數,無需調試,進一步簡化生產。并且支持-40~85℃寬工作溫度,無需額外的校準和測試。

力生美推出的多節鋰電池充電芯片產品線具有如下特點:具有0.5%的超高穩壓精度,為鋰電池提供堅固的最后一道防線;具有-40~85℃寬溫度范圍,產線免調試,無需額外的測試校準;恒壓,恒流,涓流,預充,轉燈以及多段充電曲線控制;芯片支持溫度檢測,ID握手,通訊功能,支持動態心跳模式充電。

部分型號芯片內置MCU core或者具備MCU擴展接口,支持編程,支持深度二次開發;充電芯片支持2-9節和9-20節電池應用,滿足多串鋰電池組應用,并且提供SOP8到SOP28封裝,支持USB和私有通訊協議。

力生美本次推出的多節鋰電池充電芯片產品線共有6款產品,分別為支持2~9節電池充電的LN3204A,LN3214A,LN3206x;支持9-20節電池充電的LN3304A,LN3314A,LN3306x。充電恒壓精度均為0.5%,具備固定和可調恒流,其中LN3314A,LN3206x和LN3306x支持通訊和可編程能力。

LN3204A具備0.5%的免調試穩壓精度,恒流限制門限為50mV,充電電流由外置電流取樣電阻設定,芯片具備恒壓,恒流和轉燈控制,支持2~9節串聯鋰電池應用,支持4.1~4.4V電池電壓范圍,采用SOP8封裝,功能全面。

LN3214A支持可調節的線損補償,具備1%的線端免調試穩壓精度,恒流限制門限為50mV,充電電流由外置電流取樣電阻設定,支持2~9節串聯鋰電池應用,支持4.1~4.4V電池電壓范圍,采用SOP8封裝。

LN3304A具備0.5%的免調試穩壓精度,恒流和轉燈門限可調。芯片具備恒壓,恒流和轉燈控制,支持9~20節串聯鋰電池應用,支持3.625~4.4V電池電壓范圍,采用SOP14封裝,具備風扇驅動控制和過熱停機保護功能。

LN3314A具備0.5%的免調試穩壓精度,恒流和轉燈門限可調。芯片具備恒壓,恒流和轉燈控制,支持9~20節串聯鋰電池應用,支持3.625~4.4V電池電壓范圍,采用SOP20封裝,具備散熱風扇驅動控制和過熱停機保護功能,并具有MCU擴展接口,可實現控制和狀態顯示輸出。

LN3206x具備0.5%的免調試穩壓精度,恒流限制門限為50mV,充電電流由外置電流取樣電阻設定,芯片具備恒壓,恒流和轉燈控制,15%轉燈,支持2~9節串聯鋰電池應用,支持4.1~4.4V電池電壓范圍,內置MCU內核,支持可編程二次開發,采用SOP16-28封裝腳位,功能全面。

LN3306x具備0.5%的免調試穩壓精度,芯片具備恒壓,恒流和轉燈控制,恒流和轉燈門限可調,支持9~20節串聯鋰電池應用,支持3.625~4.4V電池電壓范圍,內置MCU內核,支持可編程二次開發,采用SOP20-28封裝腳位,功能全面,IO豐富。

圖為力生美固定輸出型充電芯片的輸出V/I曲線,輸出電壓具備千分之五的精度,在充電電流達到限流值時降低輸出電壓,滿足高精度的恒流恒壓充電需求。

使用力生美可編程輸出型充電芯片,可以支持電池的涓流充電階段,具備恒流和恒壓階段,可以更好的保護電池,滿足更高要求的應用。

充電頭網總結

在本次2022(夏季)亞洲充電展上,力生美半導體分享了有關多串鋰電池組的充電方案,相比傳統的多串鋰電池組的充電方案,具有更高精度,更高可靠性和更簡化的設計,助力鋰電池的安全充電應用。

充電截止電壓精度對鋰電池的安全充電至關重要,電池過充輕則永久損失重量,重則引發燃燒爆炸。使用寬溫度范圍和高電壓精度的充電芯片,能夠最大程度的保護鋰電池,確保安全使用。

力生美本次推出的多串鋰電池充電芯片,均為專用的外置鋰電池充電器設計。芯片具有外圍電路簡潔,調試簡單的優勢。能夠大大提升鋰電池充電器的輸出精度,在寬溫度下保持輸出精度,保護電池不會過充。內置MCU的型號,具有更多功能,可以搭配MCU使用,滿足高端多功能的充電器需求。