深入解析LTC3625/LTC3625 - 1：高效雙電池超級電容充電器

在電子設備的設計中，超級電容充電器扮演著至關重要的角色。今天，我們就來詳細探討一下LINEAR TECHNOLOGY推出的LTC3625/LTC3625 - 1 1A高效雙電池超級電容充電器，看看它有哪些獨特的特性和應用場景。

文件下載：LTC3625.pdf

產品概述

LTC3625/LTC3625 - 1是可編程超級電容充電器，能夠將兩個串聯的超級電容從2.7V至5.5V的輸入電源充電至固定輸出電壓（4.8V/5.3V或4V/4.5V可選）。其獨特之處在于具備自動電池平衡功能，可防止充電過程中電容過壓，且無需平衡電阻。

產品特性亮點

高效升降壓充電

支持對兩個串聯超級電容進行高效的升降壓充電，能有效提高充電效率，減少能量損耗。

自動電池平衡

自動電池平衡功能可防止充電時電容過壓，確保電容安全，延長電容使用壽命。

可編程充電電流

充電電流可編程，單電感時最高可達500mA，雙電感時最高可達1A（(V_{IN }=2.7 ~V) 至5.5V），可根據實際需求靈活調整。

可選電壓調節

LTC3625每節電容可選擇2.4V/2.65V調節，LTC3625 - 1每節電容可選擇2V/2.25V調節，滿足不同應用場景的電壓需求。

低靜態電流

空載靜態電流低至23μA，關機時(I_{VIN }<1 mu A) ，有助于降低功耗，延長設備續航時間。

小尺寸封裝

采用低外形12引腳3mm × 4mm DFN封裝，節省電路板空間，適合小型化設計。

應用場景廣泛

該充電器適用于多種場景，如服務器、RAID系統、大容量存儲設備、高電流備用電源、固態硬盤、無線功率計以及高峰值功率升壓電源等。

電氣特性詳解

輸入輸出電壓范圍

輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，輸出電壓可根據(V{SEL}) 引腳選擇不同的調節值。例如，LTC3625在(V{SEL}=V{IN}) 時，充電器終止電壓為5.2V至5.4V；(V{SEL}=0V) 時，為4.7V至4.9V。

充電電流相關

通過外部電阻可對充電電流和最大輸入電流進行編程。如(R{PROG}=143k) 時，編程的降壓充電電流(I{BUCK}) 典型值為0.99A；(R_{PROG}=71.5k) 時，典型值為1.98A。

其他特性

還具備輸入欠壓鎖定（UVLO）、充電終止電壓調節、充電滯后等特性，確保充電器在不同條件下穩定工作。

工作模式分析

降壓轉換器

降壓轉換器通過PROG引腳對平均輸出電流進行用戶編程，其計算公式為(I{BUCK}=h{PROG } cdot frac{1.2 V}{R{PROG }}) ，其中(h{PROG }=118,000) （典型值）。它采用滯環電流調節方式，自動提供過流和反向電流限制保護。

升壓轉換器

升壓轉換器調節固定平均輸入電流為2A（典型值），同樣采用滯環電流調節。在正常操作中，(V{OUT}) 應隨(V{MID}) 增加；若出現反向電壓，將進入涓流充電模式。

單電感操作

當CTL引腳連接到(V{IN}) 時，充電器工作在單電感模式。在此模式下，降壓和升壓轉換器不會同時運行。充電過程中，降壓和升壓轉換器交替工作，直至(V{OUT}) 達到編程輸出電壓，然后進入睡眠模式。

雙電感操作

當CTL引腳連接到GND時，充電器工作在雙電感模式。此時，降壓和升壓轉換器可同時運行，大大縮短充電時間，但需要額外的電路板組件。

引腳功能說明

各引腳具有不同的功能，如SW1和SW2為開關引腳，分別用于降壓和升壓調節器；(V{IN}) 為輸入電壓引腳，需用10μF或更大的陶瓷電容旁路到GND；CTL用于設置充電模式；(V{SEL}) 用于選擇輸出電壓等。

應用設計要點

編程充電電流

通過將PROG引腳連接到地的單個電阻來編程(C{BOT}) 充電電流，計算公式為(R{PROG }=h{PROG } cdot frac{1.2 V}{I{BUCK }}) 。

輸出電壓編程

通過(V_{SEL}) 輸入引腳可將輸出閾值電壓設置為4.8V/4.0V或5.3V/4.5V。

熱管理

當結溫超過約150°C時，熱關斷電路會自動停用輸出。為降低最大結溫，建議將DFN封裝的暴露焊盤連接到電路板的接地層。

電容和電感選擇

(V_{IN}) 電容應選擇低等效串聯電阻（ESR）的多層陶瓷電容，以減少輸入電壓紋波。電感推薦選擇3.3μH，且具有低直流電阻和足夠的直流電流額定值。

印刷電路板布局

為確保在所有條件下都能提供最大電流，LTC3625/LTC3625 - 1封裝背面的暴露焊盤必須焊接到電路板接地。同時，輸入電容、電感和輸出旁路電容應盡可能靠近芯片，并保證有完整的接地層。

典型應用案例

450mA充電電流單電感應用

適用于需要特定充電電流的場景，通過合理配置電阻和電容，可實現穩定的充電功能。

太陽能供電超級電容充電器

結合最大功率點跟蹤（MPPT）技術，可有效利用太陽能進行充電，提高能源利用效率。

5V和12V電源穿越應用

在電源中斷時，超級電容可提供臨時電源，確保設備正常運行。

相關產品推薦

除了LTC3625/LTC3625 - 1，LINEAR TECHNOLOGY還有一系列相關產品，如LTC3203、LTC3204等，可根據不同的應用需求進行選擇。

總之，LTC3625/LTC3625 - 1超級電容充電器憑借其高效、可靠、靈活的特性，為電子工程師在設計超級電容充電系統時提供了一個優秀的解決方案。在實際應用中，我們需要根據具體需求合理選擇充電模式、配置外部組件，并注意電路板布局等細節，以充分發揮該充電器的性能優勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。