MP2659 参考设计：12V 铅酸电池充电解决方案

参考设计

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原理图

PCB

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• 输入电流限制调节
• 最小输入电压调节
• 充电操作指示
• 电量耗尽的电池组恢复
• 电池过压保护（OVP）
• 可调安全定时器
• 电池 NTC 温度监控器

1.3 应用

• 工业医疗设备
• 电动工具
• 机器人和便携式吸尘器
• 无线扬声器

2 参考设计

2.1 功能框图

图 1显示了用于铅酸电池的高度集成开关充电器IC功能框图。该应用具有 40W 的输出能力和高达 36V 的输入电压；同时支持调整分压器电阻以调整铅酸电池的调节电压。

图 1：功能框图

2.2 相关解决方案

本参考设计基于以下 MPS 解决方案：

表1: 系统规格

2.3 系统规格

表2: 系统规格

3 设计

3.1 设计方法

图 2 显示了一个具有“或”选择电源路径管理功能的铅酸电池充电应用电路。该电路的功率级包含一个电感(L₁)和三个电容 (C_IN、 C_PMID和C_BATT)。通过添加适当的外部元件，可以实现带电源路径管理的完整充电功能。

图2: 应用电路

“或“选择电源路径管理可以通过两个 P 沟道 MOSFET 和其他组件（例如 ZD1、ZD2、D1 和电阻）来实现。没有输入源时，Q_BATT导通并将能量从电池传输到系统；有输入源时，Q_BATT关断，系统电源由来自 Q_IN的输入源提供。

MP2659 专为 3 节至 6 节串联锂离子和锂聚合物电池而设计。每节电池都具有稳定的电池电压，如3.6V、4.15V、4.2V 或 4.35V。要实现铅酸电池的充电，可以使用电阻分压器(R₁ 和 R₂)来设置特定的稳定电池电压。R₁ 和 R₂ 可通过公式(1)来计算：

其中 V_{BATT_REG} = 电池数量 x V_{BATT_CELL}（V_{BATT_CELL}由 CELL 和 VB 引脚设置）；V_{BATT_TERM}是铅酸电池的充电截止电压；R₁的范围应介于 2kΩ 和 5kΩ 之间。

3.2 原理图

图 3：MP2659 解决方案原理图

图 3 显示了 MP2659 解决方案原理图。具体实现过程中，请遵循以下指南：

1. 1. 该电路可在 V_IN < 20V 的应用中安全工作。
2. 2. 对于 V_IN 超过 20V 的应用，需在 V_IN 和 GND 之间添加一个 ≥47µF 的电解电容，并在V_IN和 PMID之间添加一个具有较大电流容量的肖特基二极管（例如 B240A）。 如果电压尖峰达到 45V，则采用 TVS 二极管以钳位 V_IN 电压。
3. 3. 电池插入期间 PMID 上的电压尖峰也要纳入考量。如果该电压尖峰达到 45V，则添加一个额外的 TVS 二极管以钳制 PMID 电压。
4. 4. 该评估板上的电感只适用于 f_SW = 680kHz 或 I_CC < 2.2A 的应用；对于 f_SW = 350kHz 和 I_CC > 2.2A的应用，应选择具有更高电感或更高饱和电流的电感。
5. 5. 有关组件选择的更多信息，请参阅 MP2659 数据手册。

针对 V_IN超过 20V 的应用，推荐组件如下表所列。