Innovative Regelung bietet großen Nutzen

Der LTC4079 wartet gegenüber konventionellen Ladeschaltungen mit einer ganzen Reihe Verbesserungen auf und bietet die Auswahl unter mehreren Methoden zum Regeln des Ladestroms. Für Eingangsquellen mit einem großen Bereich, die aber strombegrenzt oder von hoher Impedanz sind, kann die Eingangsspannung auf mindestens 160 mV über die Akkuspannung geregelt werden (V_IN(MIN) ≥ V_BAT + 160 mV). Der Ladestrom wird reduziert, um zu verhindern, dass die Eingangsspannung unter diesen Wert fällt. Hierdurch wird ein maximaler Ladestrom erreicht. Für die Nutzung dieses internen Regelungskonzepts werden keine externen Bauelemente benötigt. Bild 3 zeigt als Beispiel die temperaturkompensierte Erhaltungsladung eines versiegelten 12 V Blei-Säure-Akkus aus einem Solarpanel. Es sind jedoch beliebige Kombinationen aus Eingangs- und Batteriespannung möglich.

Die differenzielle Spannungsregelung des LTC4079 ist besonders dann nützlich, wenn schwache Energiequellen wie etwa Energy Harvester oder kleine Solarpanels nicht in der Lage sind, ständig den erforderlichen Mindest-Ladestrom von 10 mA zu liefern. Anstelle einer eher willkürlichen Unterbrechung des Ladevorgangs bei Ansprechen der UVLO-Funktion (Undervoltage Lockout) ermöglicht dieses Feature die Weiterführung des Ladens, wann immer dies möglich ist. Die am Eingang verfügbare Leistung wird auf diese Weise effizienter genutzt.

Um einen spezifischeren Sollwert für die Regelung der Eingangsspannung zu liefern, kann der EN-Pin (Enable Input) einen Widerstandsteiler ansteuern. Sobald die Eingangsspannung diesen Sollwert erreicht, wird der Ladestrom abgesenkt, um die Eingangsquelle nicht weiter zu belasten. Auf diese Art eingesetzt, eignet sich der Enable-Eingang zur Vorgabe einer Mindest-Betriebsspannung für eine bestimmte Eingangsquelle.

Die thermische Regelung als letzte Methode ist für ein monolithisches Bauelement generell wichtig. Bei einem Linearregler aber sollte sie zwingend vorhanden sein. Besonders sinnvoll ist sie unter rauen Einsatzumgebungen und bei großen Verhältnissen zwischen V_IN und V_BAT, wenn also die Ladespannung sehr viel geringer als die nominelle Eingangsspannung ist. Der Ladestrom wird reduziert, bis die Sperrschichttemperatur des IC unter 118 °C fällt. Bild 3 zeigt exemplarisch eine Schaltung, deren Eingangsspannungs-Regelung eine Überlastung schwacher Eingangsquellen unterbindet.

Geringe Ruhestromaufnahme

Im Ladebetrieb nimmt der LTC4079 nur 4 µA auf, sodass ein maximaler Energietransfer von der Quelle an die Batterie erfolgt. Besonders wichtig ist dies, wenn Energie von einer Batterie höherer Kapazität an eine kleinere Stützbatterie übertragen wird. In Stützbatterie-Systemen wird der Feedback-Spannungsteiler zur weiteren Entlastung der Batterie aus der Schaltung entfernt. Hierdurch geht der Shutdown-Strom auf typisch 10 nA zurück, sodass sichergestellt ist, dass es bei langem Standby-Betrieb oder Langzeit-Lagerung zu keiner unerwünschten Beeinträchtigung der Batterie kommt. Dies macht den LTC4079 besonders geeignet für Designs mit eingebauter Ladefunktion, die nach einmaliger Inbetriebnahme mit wenig oder nur minimaler Wartung auskommen sollen.

Zusammenfassung

Das ebenso kompakte wie umfassende Design des LTC4079 bietet ideale Voraussetzungen für den Einsatz in Stützbatterien, ist allerdings keineswegs auf dieses Anwendungsfeld beschränkt. Die reichhaltige Feature-Ausstattung des Bausteins macht ihn vielmehr für vielfältige Ladeaufgaben in den Bereichen Industrie, Automotive, Solar, Medizintechnik, Rüstung/Aerospace und Consumer-Elektronik geeignet.

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