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gesponsertLineare Akku-Ladeschaltung Monolithischer linearer Akkulader für Eingangsspannungen bis 60 V

Wenn es um das Laden von Akkus mit relativ geringer Kapazität oder die Erhaltungsladung von Backup- und Stützbatterien geht, schätzt man den geringen Flächenbedarf, die Einfachheit und die niedrigen Kosten von Akkuladern mit linearer Topologie. Lineare Ladeschaltungen für Eingangsspannungen von 10 V oder mehr, wie man sie für viele Anwendungen im Industrie- und Automotive-Segment benötigt, sind allerdings rar.

Design Note 535(Linear Technology)
Design Note 535
(Linear Technology)

Einige geschaltete Lösungen sind für hohe Eingangsspannungen ausgelegt. Sie bieten auch in Sachen Strom und Wirkungsgrad Vorteile, allerdings mit erheblichen Nachteilen in Bezug auf die Komplexität und den Platzbedarf der Lösung. Unter dem Strich sind geschaltete Lösungen meist ein Overkill für die geringen Ströme, die zur Erhaltungsladung von Stützbatterien benötigt werden. Hinzu kommt, dass nur wenige Schaltungen für Industrie- und Automotive-Anwendungen mit Spannungen bis zu 60 V geeignet sind.

Bild 1. Ladeschaltung mit großem Eingangsspannungsbereich für eine aus zwei Li-Ion-Zellen bestehende Stützbatterie (Bild: Linear Technology)
Bild 1. Ladeschaltung mit großem Eingangsspannungsbereich für eine aus zwei Li-Ion-Zellen bestehende Stützbatterie
(Bild: Linear Technology)

Der LTC4079 ist eine eigenständige Ladeschaltung mit großem Eingangsspannungsbereich. Der Baustein lässt sich mit Gleichspannungen von 2,7 V bis 60 V betreiben, was die Konstantstrom- oder Konstantspannungs-Ladung direkt an Systemspannungen von 12 V oder 24 V oder sogar an 48-V-Industrienetzteilen ermöglicht. Mit seiner Kombination aus Einfachheit und Robustheit erfüllt der LTC4079 mit Leichtigkeit die Anforderungen zum Laden von Stützbatterie-Anwendungen in den genannten Einsatzumgebungen. Bild 1 zeigt als Beispiel eine einfache Ladeschaltung für Li-Ion-Akkus.

Stärke und Flexibilität in gelungener Kombination

Die Ladespannung des LTC4079 lässt sich mit einem Widerstand programmieren, was zusammen mit dem großen Eingangsspannungsbereich viel Flexibilität für den praktischen Einsatz ergibt. Die Schaltung ist mit minimaler Eingangs- und Ausgangskapazität über den gesamten Eingangsspannungsbereich stabil.

Mithilfe eines einzigen Widerstands am PROG-Pin wird der Ladestrom auf Werte bis zu 250 mA programmiert. Der Strom kann außerdem im Verhältnis zur PROG-Spannung überwacht werden. Die Ladeschluss-Funktion ist in vertrauter Weise implementiert. Die Ladeende-Funktionalität wird auf vertraute Weise per Timer, mit einer Kapazität am TIMER-Pin oder durch Detektierung des C/10-Stroms implementiert (letzteres mit einem an die Masse gelegten Timer-Pin). Der Status des Anschlusses CHRG/ signalisiert die Beendigung des Ladevorgangs mit einer der genannten Methoden. Der Timer-Kondensator dient zusätzlich zur Detektierung schadhafter Akkus.

Bild 2. Ansicht des kompletten Demo-Boards in Originalgröße(Bild: Linear Technology)
Bild 2. Ansicht des kompletten Demo-Boards in Originalgröße
(Bild: Linear Technology)

Abgerundet wird die Funktionalität der Ladeschaltung durch die Möglichkeit der temperaturqualifizierten Ladung mithilfe eines NTC- und NTCBIAS-Netzwerks. Das thermisch optimierte, 3 x 3 mm große DFN-Gehäuse des LTC4079 enthält ein internes Längselement und ergibt damit eine ebenso kompakte wie vollständige Lösung. Die in Bild 2 gezeigte komplette Schaltung verdeutlicht den geringen Platzbedarf.

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