高度に機能統合されたバッテリーチャージャICの使用事例: バッテリーバックアップシステム

事例

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本事例では、バッテリーバックアップシステムにおける機能集積型スイッチングチャージャICの適用について検討します。

太陽光発電の屋外カメラ、ライティング、4G / 5Gアクセスポイントのようなスモールセルシステムなどのアプリケーションで使用されるバッテリーバックアップシステムには、電源用のマルチセルバッテリーチャージャが必要です。マルチセルバッテリーチャージャの従来のソリューションは、複数のディスクリートのパワーMOSFETと複数の付属部品で構成されています。

従来のディスクリートソリューションでは、設計者はチャージャ用のDC/DCコンバータ用に少なくとも2つのパワーMOSFETを必要とします。1つはバッテリー電力が入力に逆流するのを防ぐためのパワーMOSFET、もう1つはバッテリーからのパワーパス機能が必要な場合のMOSFETです。検出回路、補償回路、PWMジェネレータ、およびドライバを含む制御ループが不可欠です。さらに、システムには、保護、入力ソースまたは動作条件の変化に対する表示、およびその他の機能を提供する回路が必要です。

これらのディスクリート部品を使用すると、複雑な設計プロセス、柔軟なプログラム可能性の欠如、大きな基板サイズ、および高BOMコストがもたらされます。

MP2759は、1セル～6セルの直列のリチウムイオン、リチウムポリマー、およびLiFePO4バッテリーパックを使用した充電アプリケーション向けに設計され高度に機能集積されたスイッチングチャージャICです。このICは、3つのパワーMOSFETとプログラム可能なアナログ制御回路を3mm x 3mmパッケージに搭載し、非常に少ない外付け部品で確実かつ安全に動作できます。

この機能集積されたソリューションは、1～6個の直列セルの柔軟性を備えており、変換効率を高め、市場投入までの時間を短縮し、設計コストを低減します (最大6個の直列セルに対応できるほとんどのソリューションは機能集積されていません)。これは、設計者が同じ部品を使用し、外部ピンプログラムに接続されている抵抗を変更するだけで、異なるバッテリーパックに対応できることを意味します。

MP2759には、外付け抵抗を設定することで入力電圧調整ループをプログラムする機能があります。ソーラーパネルから十分な太陽光が得られると、チャージャICは最大充電電流とバッテリー電圧を必要に応じて調整します。ただし、太陽光の減少によるパネルの電圧降下をICが検出すると、それに応じて充電電流を減らし、入力電圧のさらなる低下を防ぎます。この機能は、最大電力点追従 (MPPT) と呼ばれるものを実装しており、MP2759は追加の回路を必要とせずに、さまざまなライティング条件下でソーラーパネルから引き出される最大電力を最適化します。これにより、ICは最速の充電時間を実現し、電源が弱くなりすぎた場合に備えてバックアップバッテリーを完全に充電し続けることが可能です。

MP2759は電源が切れるとバッテリー電源に切り替わり、入力で最大40Vまで保護しますが、他の多くのソリューションでは28Vしか保護されません。

付加機能は以下のとおりです :

• プログラム可能な入力電流制限レギュレーション
• プログラム可能なバッテリー充電温度範囲
• JEITAプロファイルによるバッテリー温度のモニタと保護
• 最大36Vの動作入力電圧と40Vの保護
• 最大3Aのプログラム可能な充電電流
• 各セルでバッテリー調整電圧が3.6V、4.0V、4.1V、4.15V、4.2V、4.35V、4.4Vをもつ最大6セルまでの直列
• MPPT用の入力最小電圧レギュレーション
• 低バッテリーでの瞬時オンを可能にするOR選択パワーパス管理に対応
• 0.5％バッテリーレギュレーション電圧精度
• 450kHz～700kHzのスイッチング周波数
• 逆方向阻止FETと降圧スイッチングFETを統合
• 内部ループ補償
• 給電動作インジケータ
• 入力ステータスインジケータ
• バッテリー過電圧保護
• 充電安全タイマー
• ダイ過熱保護