С разпространението на "зелени" технологии, все повече и повече внимание е обърнато на ефективността на токозахранващи устройства. Чип захранващи източника могат да намалят общите разходи на системата, смяна на загуби, на размера на устройството и намеса. В статията се описва прилагането на технологии, за да се коригира контурите на дросела на първичния кръг в зарядното устройство и LED драйвер. Изходният ток и напрежение се стабилизира чрез позоваване напрежение сигнал с допълнителен дросел намотка.

Статията описва някои от функциите на зареждане контролери литиево-йонни (Li-Ion) батерии, създадена на базата на линейна и превключване регулатори.

Един от най-важните компоненти на съвременните преносими устройства е променила малко през последните години, литиево-йонна батерия, която най-добро представяне сред редица други химични източници на електроенергия за използване в преносими приложения. Без съмнение, способността му се е увеличил значително подобрена, както и други характеристики, които разширяват функционалността на преносими устройства, но основният принцип на неговото функциониране и зареждане алгоритъм променени малко [1-7].
Като цяло, за пълно зареждане литиево-йонна батерия с капацитет 1 А на тока за зареждане на 1 А изисква един час. използва и до днес често не може да осигури USB-адаптер ток от 500 mA, и затова времето за зареждане може да отнеме до 2-4 часа или повече. Един от проблемите, които срещат при зареждане голям ток, - топлина. Тъй като изходното напрежение повсеместна мрежа и USB-адаптер е 5 V и работно напрежение на батерията: 3,7 ... 4,2 V, средната стойност на ефективността за зареждане на контролера, изградена на базата на линеен контролер не може да бъде по-добре от 74% ( 3.7 / 5.0), а максималният - 84% (4,2 / 5,0). Фигура 1 показва областта на евентуални загуби на мощност в контролера по време на зареждане. По този начин, когато зареждането на батерията ток от 1 A ​​на максималната загуба ще бъде около 1,3 вата. Трябва да се отбележи, че това не е неизбежно отделяне на топлина, свързани с натрупването на енергия в батерията за по-нататъшна употреба, както и топлината, причинени от отоплението на такса контролер IC чип. За да се намали нежеланото отопление на кристала в процеса на зареждане на батерията, е необходимо да се увеличи ефикасността на контролера, което се постига с помощта на импулсни контролирано контролери. В допълнение, използването им може потенциално да се ускори времето за зареждане.

Фиг. 1. Разпределение на загуба на мощност по време на зареждане на батерията

Зареждането контролери създаден на базата на линейни регулатори дивизия пътеки, вливащи натоварване ток и зареждане (PowerPath Technology), напрежението в случай на малко натоварване ток е равен на Vout почти 5 (VIN) и напрежението на акумулатора
VBAT = 3,7 V. Това зареждане контролер линеен регулатор се използва неефективно. Когато голям ток през батерията товар, свързан към него и по-нататък, когато VIN = 5 V, Vout = VBAT = 3,7 V (вж. Фиг. 2). В този случай, къса транзистор се използва неефективно зареждане контролер. Както в първия и втория случаи се съхранява количество на напрежението на елементите на регулиране VIN - Vout = 1,3 V или Vout - VBAT = 1,3 V, което води до нежелана загуба на енергия. Функцията е показано в блок диаграма Фигура 2 се състои във факта, че за свързване на батерията на устройството натоварване се използва, която действа като "идеален" (по-нататък - идеално, Ed ..) на диода.

Фиг. 2. опростена блокова схема на устройството за зареждане с каналите за поток разделяне зареждане и товарни токове

Какво се разбира под предложената Linear Technology експерти на компанията понятието "идеален" диод? [3, 7]. Широко използвани Schottky диоди се различават, в сравнение с други полупроводникови диоди малък напред пад на напрежение, висока скорост на превключване. При използване на този диод като превключвател полупроводникови, например, в схеми автоматично свързване на батерията на товара или мрежов адаптер обикновено се използва проста схема монтаж OR, основният недостатък на който - относително голям спад на напрежението в диод. Чрез увеличаване на товарния ток, както и загуба на енергия расте по тях. За да се реши този проблем, можете да използвате като диод на MOSFET. Идеята не е нова, но специалистите на фирмата Linear Technology на диода се заменят с МОС-транзистор също предложи метод за определяне на момента на включване идеален диод в затворено и отворено състояние. За тази наблюдаваната напрежението между източника (анод) и изпускателния (катод) на транзистора. В този случай - е транзистор MOS с N-тип канали. Към момента на присъединяване на входното напрежение, разбира се, ако входното напрежение е по-голям от изходния ток през защитната диод на транзистора се влива в товара. Транзисторът се отваря и на напрежението в него е равна на ILOAD ∙ RDS. където RDS - устойчивост на прехода изпускателния-източник. Като правило, това напрежение е около десет пъти по-ниска, отколкото на напрежението в диод на Шотки. Ако анод напрежението е по-ниско от катода, транзисторът е затворен.
За мониторинг на напрежението в транзистора, специален усилвател. Проблемът е как да изберете стойността на прага на превключване на напрежението и големината на сравнение на хистерезис. Например, ако отворите транзистор спад на напрежението 25 СрН и в близост до 5 мВ, тя може да доведе до факта, че ключът е просто затворен при ниски токове на натоварване. Настройка на прага на ниво от -5 СрН доведе до факта, че токът тече от натоварването на входа. За да се премахне тези проблеми, спад на напрежението между източването и източника на транзистора се поддържа отворен със специален сервоусилвател при 25 мВ. С развитието на товарния ток се увеличава също и управляващото напрежение на входа на транзистора, и следователно намалява съпротивлението на открития канал. По този начин, на напрежението в транзистора се поддържа почти постоянна при 25 мВ.
На определен етап, на ток се увеличава на напрежението в транзистор започва да расте пропорционално на ток (ILOAD ∙ RDSON). Фигура 3 показва характеристиките на ток напрежение на диод на Шотки (B530C) и идеална диод [3, 7]. Предложен метод за контрол MOSFET позволява да реализира плавно превключване на транзистора, а дори и в малки токове на натоварване, за да получат минималната разлика напрежение между източването и източника.

Фиг. 3. Характеристиките на ток напрежение на идеален диод и диод на шотки

LTC4358 чипа (Linear Tech-на технологии) материализира идеята за създаване на идеалната диод основава на тип N-канал вграден кристал MOSFET с резистентност (RDSON) на отворения канал на 0,02 ома. IC захранващо напрежение е 9,0 ... 26,5; максимален ток: 5 А; докато транзистор, когато надвишава сегашната граница - 0,5 микросекунди. LTC4358 чип е предназначен да замени диоди в веригите на захранването на превключване, към който е свързан товара, изградени на основата на инсталацията или схемата. Графиките на мощност, разсейвана от идеалното диод (LTC4358) и Шотки диод тип B530C показани на Фигура 4. LTC4358 чип произведени в DFN корпус 14 и има размер от 4 х 3 mm.
В допълнение, компанията Linear Technology предлага и други интегрални схеми, например, LTC4352 / 55/57, LTC4411 / 13/16 ИС LTC4352 / 55/57 и LTC4416, всъщност, са идеален диод контролер, и за тази цел той използва външен MOSFET транзистор в чип LTC4411 / 13 - построена. Миниатюрни LTC4411 IC е предназначена за автоматично превключване между мрежов адаптер и батерията в схемите, които се основават на монтаж OR. Входен източник на напрежение на 2.6 ... 5.5 V, текущото потребление в статичен режим 40 mA (при натоварване токове до 100 mA). Максималната съпротивлението на отворен канал вграден MOSFET P-тип канал е 0,14 ома, максималната напред ток - 2,6 А, изтичане на ток - по-малко от 1 mA. Чипът осигурява защита срещу прегряване на тялото. Няма допълнителни външни компоненти са необходими за свързване на LTC4411 ИС. LTC4411 чип произведени в пакета СОТ-23-5.
За зареждане контролер LTC4066, LTC4085, изградени на базата на линеен регулатор се осъществява като идеална диод. IC захранващо напрежение от 4,35 ... 5,50 V. Resistance идеален диод, който се използва за свързване на батерията на натоварването на ток 3 A е само на 50 милиома. Контролерите са предназначени за ограничаване на входния ток на 100 или 500 mA. LTC4066 чип 24 произведени в жилищен QFN (4 х 4 mm).

Схема директно свързване на батерията за натоварването и контролера за зареждане, създаден на базата на линеен контролер се характеризира с простота и устройства, направени въз основа на тази архитектура, - по-ниска цена. Въпреки това, едва ли е възможно да се препоръча използването на тази топология поради високата вероятност от чипа прегряване при високи токове на натоварване. Чрез директно свързване на батерията на натоварването може да достигне минималното ниво на напрежение промяната на товара.
проблем загуба на мощност, да се съхранява в контролери за зареждане, които се основават на непрекъснато регулиране с натоварването на пътя на потока на разделяне и течения зареждане. По-висока ефективност може да бъде постигната чрез използването на превключване регулатор, който позволява да се създаде въз основа на нея контролери за зареждане на батерията ток по-голям от 10 А. В допълнение, тези контролери често използваните технологии раздяла за филтриране при пътеки зареждане и зареждане течения, основното предимство на което е неговата висока надеждност.
За повече информация относно зареждането на чипове може да се намери в [2-6].