デジタルPWM信号でI_CCを調整する実装

リファレンスデザイン

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1 概要

1.1 説明

産業用医療機器、ロボット掃除機、ドローン、高出力スピーカーなど、今日の電気機器の多くは、電源として複数のバッテリが必要です。これらのデバイスのいくつかは、異なる動作モード下でデバイスの性能を微調整するために、リアルタイムで充電電流を調整する能力を必要とします。例えば、多くのバッテリメーカーは、バッテリの安全性を保証するために異なる温度で特定の充電電流レベルが必要です。MP2759にはJEITAがあり充電電流を調整できますが、マイクロコントローラ (MCU) はユーザー設定を強化することができます。

このリファレンスデザインでは、MCUからのPWM信号を使用してリアルタイムで充電電流を調整する方法を紹介します。この設計は、1セル～6セル直列のリチウムイオンまたはリチウムポリマーバッテリパックをもつアプリケーション用に設計された、高度な統合のスイッチングチャージャであるMP2759をベースにしています。

1.2 機能

最大36V動作入力電圧
最大3Aの充電電流
各セルでバッテリ調整電圧が3.6V、4.0V、4.1V、4.15V、4.2V、4.35V、または4.4Vをもつ、1セル～6セルのシリーズ
入力電流制限レギュレーション
入力最小電圧レギュレーション
OR選択パワーパス管理
0.5％バッテリレギュレーション電圧精度
給電動作インジケータ
入力ステータスインジケータ
バッテリ過電圧保護 (OVP)
充電安全タイマ
JEITAプロファイルによるバッテリ温度のモニタと保護

1.3 アプリケーション

産業用医療機器
電動工具
ロボットとポータブル掃除機
ワイヤレススピーカー

2 リファレンスデザイン

2.1 ブロック図

図1は、1セル～6セルシリーズのリチウムイオンまたはリチウムポリマーバッテリパックのアプリケーションに使用される高度な統合のスイッチングチャージャを示します。このソリューションは、出力能力40W、最大入力電圧36V、外部PWM信号でリアルタイムに調整可能な充電電流を提供します。

図1 : ブロック図

2.2 関連ソリューション

このリファレンスデザインは、次のMPSソリューションに基づいています。

MPSの集積回路	概要
MP2759	36Vスイッチングチャージャ (1セル～6セルバッテリへのパワーパス管理機能付き)

表1 : システム仕様

2.3 システム仕様

パラメータ	仕様
入力電圧	4V〜36V
出力電圧	最大26.4V
最大出力電流	3A
スイッチング周波数	700kHzまたは450kHz (公称条件下)
効率	>92%

表2 : システム仕様

3 設計

3.1 設計プロセス

図2に、複数のバッテリを充電できるアプリケーション回路を示します。この回路は、パワーパス管理によりリアルタイムで充電電流を調整する能力を提供します。この回路の電力段は1個のインダクタ (L₁) と3個のコンデンサ (C_IN、C_PMID、C_BATT)を使用します。外部部品の追加により、パワーパス管理を伴う完全な充電機能を実現することができます。