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科普知識
數據分類:
DCS系統

五種車載充電器電路分析對比

發布日期:2022-04-17 點擊率:152

  常規用于汽車電瓶(轎車12V,卡車24V)供電的車載充電器, 大量使用在各種便攜式、手持式設備的鋰電池充電領域, 諸如: 手機,PDA,GPS等;

  車充既要考慮鋰電池充電的實際需求(恒壓CV,恒流CC,過壓保護OVP),又要兼顧車載電瓶的惡劣環境(瞬態尖峰電壓,系統開關噪聲干擾,EMI等);因此車充方案選取的電源管理IC必須同時滿足:耐高壓,高效率,高可靠性,低頻率(有利于EMI的設計)的開關電源芯片;通俗講就是要求“皮實”。

  常見的車充方案簡介如下:

  [1] 單片34063實現的低端車充方案示意圖

  優點:低成本;

  缺點:(1) 可靠性差,功能單一;沒有過溫度保護,短路保護等安全性措施;

              (2) 輸出雖然是直流電壓,但控制輸出恒流充電電流的方式為最大開關電流峰值限制,精度不夠高;

              (3) 由于34063為1.5A開關電流PWM+PFM模式(內部沒有誤差放大器),其車充方案輸出直流電壓電流的紋波比較大,不夠純凈;輸出電流能力也非常有限;(常見于300ma~600ma之間的低端車充方案中)

  [2] 34063+NPN(NMOS)實現擴流的車充方案示意圖

  優點:在[1]方案的基礎上擴流來滿足不斷增長的充電電流能力的需求;

  缺點:同樣存在[1]方案中類似的不足;

  [3] 用2576+358+穩壓管的方案示意圖

  優點:(1) 由于2576內置過流保護、過溫度保護等安全措施,結合358(雙運放)來實現輸出恒壓CV,恒流CC,過壓保護OVP等功能;實現了可靠、安全、完善的鋰電池充電方案;

              (2) 由于2576為固定52K PWM變換器,使得車充的EMI設計相對容易;

              (3) 由于2576和358均為40V高壓雙極工藝制造,更加“皮實”;

              (4) 這種方案常用在0.8A ~ 1.5A左右的車充中;

  缺點:1. 系統相對復雜,成本較高;

              2. 恒流CC和過壓保護OVP是通過358的輸出去控制2576的EN來實現的,因此充電電流有比較大的紋波,CC和OVP的響應速度也不夠快(是通過切換2576是否工作來實現的);

  [4] XLSEMI設計單片車充IC XL4002示意圖

  基于車充領域的系統需求,上海芯龍半導體有限公司提供專用于車充方案的系列單片IC;內部除了常規的過流保護,過溫度保護,輸出短路保護外,還內置了專用于鋰電池充電的CV,CC,OVP;相當于把[3]方案中的2576+358+穩壓管等功能模塊全部集成到一顆IC中;

  優點:除了具有[3]方案中對應的優點外,還有:

  (1) 專用于車充的全集成方案,系統成本低,可靠性高;

  (2) IC內部CV,CC,OVP都是通過控制PWM實現的;因此,輸出電壓,輸出電流,輸出過壓保護的精度更高,響應速度很快;

  (3) 芯龍提供充電電流在0A ~ 3A之間車充的一系列高性價比產品;

  缺點:(1)工作頻率低(52KHz),外接電感大(100uH);

                   (2)外圍元件復雜,外接肖特基二極管

                   (3)工作效率低(《90%)

  [5] 5202單片車充IC 方案

        優點:除了具有[34]方案中對應的優點外,還有:

  (1)工作頻率高(340KHz),外接電感小(10uH);

  (2)外圍元件簡單,內置肖特基二極管

  (3)內置開關MOSFET 內阻小(〈130mΩ) 工作效率高(〉90%)

  編輯點評:本文介紹了車載充電器的幾種充電電路方案,單片34063方案低成本;34063+NPN(NMOS)實現擴流的車充方案可以滿足不斷增長的充電電流能力的需求;用2576+358+穩壓管的方案實現了可靠、安全、完善的鋰電池充電方案。

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