LTC4000-1 – 最大電力点制御機能を備えた高電圧の大 ......98% 以上の最大電力点を達成標準的応用例特長概要最大電力点制御機能を備えた

LTC4000-1

140001fa

詳細： www.linear-tech.co.jp/LTC4000-1

ソーラー・パネルの入力レギュレーション、

98%以上の最大電力点を達成

標準的応用例

特長概要

最大電力点制御機能を備えた高電圧の大電流コントローラ

LTC®4000-1は、最大電力点制御機能を備えた、多くの外部補償型DC/DC電源をフル機能搭載のバッテリ・チャージャに転換する、高電圧の高性能コントローラです。LTC4000とは異なり、LTC4000-1には入力電流レギュレーション・ループの代わりに入力電圧レギュレーション・ループがあります。

LTC4000-1のバッテリ・チャージャは、高精度（±0.25%）のプログラム可能なフロート電圧、選択可能なタイマまたは電流による充電終了、NTCサーミスタを使用した温度制限充電制御、自動再充電、著しく放電したセルに対するC/10での細流充電、不良バッテリの検出、状態インジケータ出力などの機能を備えています。バッテリ・チャージャは高精度の電流検出機能も備えているため、大電流アプリケーション向けに検出電圧を小さくすることができます。

LTC4000-1は、高度なPowerPath制御をサポートしています。外付けのP型FETにより、低損失の逆電流保護機能を提供します。別の外付けP型FETにより、バッテリの低損失充放電機能も提供します。この2番目のP型FETは、著しく放電したバッテリや短絡したバッテリに接続される場合でも、下流のシステムに直ちに電源を供給できる瞬時オン機能に役立ちます。

LTC4000-1は、高さの低い4mm×5mmの28ピンQFNパッケージおよびSSOPパッケージで供給されます。

3個のLiFePO4セル用のソーラー・パネル入力付き10.8V/10Aチャージャ

アプリケーション

n 最大電力制御：太陽電池パネルの入力に対応n DC/DCコンバータとの組み合わせにより高性能バッテリ・チャージャを完成

n 広い入力電圧範囲および出力電圧範囲：3V～60Vn 入力理想ダイオードによる低損失逆電流防止と負荷分担

n 出力理想ダイオードによる低損失PowerPath™制御およびバッテリとの負荷分担

n 設定可能な充電電流：±1%精度n 高精度の設定可能なフロート電圧：±0.25%n C/Xまたはタイマによる充電終了を設定可能n NTC入力を使用した温度制限充電n 4mm×5mmの28ピンQFNパッケージまたはSSOPパッケージ

n 太陽電池式バッテリ・チャージャ・システムn 高インピーダンスの入力電源を備えたバッテリ・チャージャ

（例：燃料電池や風力タービン）n 電池式産業用機器または携帯型軍用機器L、LT、LTC、LTM、Linear TechnologyおよびLinearのロゴはリニアテクノロジー社の登録商標です。PowerPathはリニアテクノロジー社の商標です。その他すべての商標の所有権は、それぞれの所有者に帰属します。

1.13M

14.7k

127k

10k10k 3-CELL LiFePO4

BATTERY PACK

VBAT10.8V FLOAT10A MAX CHARGECURRENT

1.15M47nF

5mΩ

VOUT12V, 15ASOLAR PANEL INPUT

LTC4000-1

240001fa


絶対最大定格

IN、CLN、IID、CSP、CSN、BAT ................................–0.3V～62VIN-CLN、CSP-CSN ........................................................–1V～1VOFB、BFB、FBG .......................................................–0.3V～62VFBG ........................................................................–1mA～2mA IGATE ..........................Max（VIID,VCSP）– 10V～Max（VIID,VCSP）BGATE .....................Max（VBAT, VCSN）– 10V～Max（VBAT,VCSN）ENC、CX、NTC、VM ...............................................–0.3V～VBIASIFB、CL、TMR、IIMON、CC ....................................–0.3V～VBIASBIAS ..........................................................–0.3V～Min（6V,VIN）

IBMON ............................................... –0.3V～Min（VBIAS,VCSP）ITH ............................................................................–0.3V～6VCHRG、FLT、RST .....................................................–0.3V～62VCHRG、FLT、RST ....................................................–1mA～2mA動作接合部温度範囲（Note 2） ........................................125°Cリード温度（半田付け、10秒） SSOPパッケージ ..........................................................300°C保存温度範囲.................................................... –65°C～150°C

（Note 1）

9 10

TOP VIEW

UFD PACKAGE28-LEAD (4mm × 5mm) PLASTIC QFN

11 12 13

28

29GND

27 26 25 24

14

23

6

5

4

3

2

1VM

RST

IIMON

IFB

ENC

IBMON

CX

CL

IGATE

OFB

CSP

CSN

BGATE

BAT

BFB

FBG

GND

IN CLN

CC ITH

IID

TMR

GND

FLT

CHRG

BIAS NT

C

7

17

18

19

20

21

22

16

8 15

TJMAX = 125°C, θJA = 43°C/W, θJC = 4°C/W EXPOSED PAD (PIN 29) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

TOP VIEW

GN PACKAGE28-LEAD PLASTIC SSOP

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

ENC

IBMON

CX

CL

TMR

GND

FLT

CHRG

BIAS

NTC

FBG

BFB

BAT

BGATE

IFB

IIMON

RST

VM

GND

IN

CLN

CC

ITH

IID

IGATE

OFB

CSP

CSN

TJMAX = 125°C, θJA = 80°C/W, θJC = 25°C/W

ピン配置

発注情報

無鉛仕上げテープアンドリール製品マーキング* パッケージ温度範囲LTC4000EUFD-1#PBF LTC4000EUFD-1#TRPBF 40001 28-Lead (4mm × 5mm) Plastic QFN –40°C to 125°CLTC4000IUFD-1#PBF LTC4000IUFD-1#TRPBF 40001 28-Lead (4mm × 5mm) Plastic QFN –40°C to 125°CLTC4000EGN-1#PBF LTC4000EGN-1#TRPBF LTC4000GN-1 28-Lead Plastic SSOP –40°C to 125°CLTC4000IGN-1#PBF LTC4000IGN-1#TRPBF LTC4000GN-1 28-Lead Plastic SSOP –40°C to 125°Cさらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。*温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。非標準の鉛仕上げの製品の詳細については、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。無鉛仕上げの製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。テープアンドリールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/ をご覧ください。

http://www.linear-tech.co.jp/product/LTC4000-1http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/

LTC4000-1

340001fa


電気的特性 lは全動作接合部温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA = 25°Cでの値。注記がない限り、VIN = VCLN = 3V～60V（Note 2、3）。SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

VIN Input Supply Operating Range l 3 60 V

IIN Input Quiescent Operating Current 0.4 mA

IBAT Battery Pin Operating Current VIN ≥ 3V, VCSN = VCSP ≥ VBAT l 50 100 µA

Battery Only Quiescent Current VIN = 0V, VCSN = VCSP ≤ VBAT l 10 20 μA

シャットダウンENC Input Voltage Low l 0.4 V

ENC Input Voltage High l 1.5 V

ENC Pull-Up Current VENC = 0V –4 –2 –0.5 µA

ENC Open Circuit Voltage VENC = Open l 1.5 2.5 V

電圧レギュレーションVIFB_REG Input Feedback Voltage l 0.985 1.000 1.010 V

IFB Input Current VIFB = 1.0V ± 0.1 µAVBFB_REG Battery Feedback Voltage

l

1.133 1.120

1.136 1.136

1.139 1.147

V V

BFB Input Current VBFB = 1.2V ± 0.1 µAVOFB_REG Output Feedback Voltage l 1.176 1.193 1.204 V

OFB Input Current VOFB = 1.2V ± 0.1 µARFBG Ground Return Feedback Resistance l 100 400 Ω

VRECHRG(RISE) Rising Recharge Battery Threshold Voltage % of VBFB_REG l 96.9 97.6 98.3 %

VRECHRG(HYS) Recharge Battery Threshold Voltage Hysteresis % of VBFB_REG 0.5 %

VOUT(INST_ON) Instant-On Battery Voltage Threshold % of VBFB_REG l 82 86 90 %

VLOBAT Falling Low Battery Threshold Voltage % of VBFB_REG l 65 68 71 %

VLOBAT(HYS) Low Battery Threshold Voltage Hysteresis % of VBFB_REG 3 %

電流モニタとレギュレーションRatio of Monitored-Current Voltage to Sense Voltage

VIN,CLN ≤ 50mV, VIIMON/VIN,CLN VCSP,CSN ≤ 50mV, VIBMON/VCSP,CSN

l 18.5 20 21 V/V

VOS Sense Voltage Offset VCSP,CSN ≤ 50mV, VCSP = 60V or VIN,CLN ≤ 50mV, VIN = 60V (Note 4)

–300

300

µV

CLN, CSP, CSN Common Mode Range (Note 4) l 3 60 V

CLN Pin Current ±1 µACSP Pin Current VIGATE = Open, VIID = 0V 90 μA

CSN Pin Current VBGATE = Open, VBAT = 0V 45 μA

ICL Pull-Up Current for the Charge Current Limit Programming Pin

l –55 –50 –45 μA

ICL_TRKL Pull-Up Current for the Charge Current Limit Programming Pin in Trickle Charge Mode

VBFB < VLOBAT l –5.5 –5.0 –4.5 μA

Input Current Monitor Resistance to GND 40 90 140 kΩ

Charge Current Monitor Resistance to GND 40 90 140 kΩ

A5 Error Amp Offset for the Charge Current Loop (See Figure 1)

VCL = 0.8V l –10 0 10 mV

Maximum Programmable Current Limit Voltage Range

l 0.985 1.0 1.015 V

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LTC4000-1

440001fa



充電終了CX Pin Pull-Up Current VCX = 0.1V l –5.5 –5.0 –4.5 µA

VCX,IBMON(OS) CX Comparator Offset Voltage, IBMON Falling VCX = 0.1V l 0.5 10 25 mV

VCX,IBMON(HYS) CX Comparator Hysteresis Voltage 5 mV

TMR Pull-Up Current VTMR = 0V –5.0 μA

TMR Pull-Down Current VTMR = 2V 5.0 μA

TMR Pin Frequency CTMR = 0.01μF 400 500 600 Hz

TMR Threshold for CX Termination l 2.1 2.5 V

tT Charge Termination Time CTMR = 0.1μF l 2.3 2.9 3.5 h

tT/tBB Ratio of Charge Terminate Time to Bad Battery Indicator Time

CTMR = 0.1μF l 3.95 4 4.05 h/h

VNTC(COLD) NTC Cold Threshold VNTC Rising, % of VBIAS l 73 75 77 %

VNTC(HOT) NTC Hot Threshold VNTC Falling, % of VBIAS l 33 35 37 %

VNTC(HYS) NTC Thresholds Hysteresis % of VBIAS 5 %

VNTC(OPEN) NTC Open Circuit Voltage % of VBIAS l 45 50 55 %

RNTC(OPEN) NTC Open Circuit Input Resistance 300 kΩ

電圧モニタおよびオープン・ドレインの状態ピンVVM(TH) VM Input Falling Threshold l 1.176 1.193 1.204 V

VVM(HYS) VM Input Hysteresis 40 mV

VM Input Current VVM = 1.2V ±0.1 µAIRST,CHRG,FLT(LKG) Open Drain Status Pins Leakage Current VPIN = 60V ±1 µAVRST,CHRG,FLT(VOL) Open Drain Status Pins Voltage Output Low IPIN = 1mA l 0.4 V

入力のPowerPath制御Input PowerPath Forward Regulation Voltage VIID,CSP, 3V ≤ VCSP ≤ 60V l 0.1 8 20 mV

Input PowerPath Fast Reverse Turn-Off Threshold Voltage

VIID,CSP, 3V ≤ VCSP ≤ 60V, VIGATE = VCSP – 2.5V, ∆IIGATE/∆ VIID,CSP ≥ 100μA/mV

l –90 –50 –20 mV

Input PowerPath Fast Forward Turn-On Threshold Voltage

VIID,CSP, 3V ≤ VCSP ≤ 60V, VIGATE = VIID – 1.5V, ∆IIGATE/∆ VIID,CSP ≥ 100μA/mV

l 40 80 130 mV

Input Gate Turn-Off Current VIID = VCSP, VIGATE = VCSP – 1.5V –0.3 μA

Input Gate Turn-On Current VCSP = VIID – 20mV, VIGATE = VIID – 1.5V

0.3 μA

IIGATE(FASTOFF) Input Gate Fast Turn-Off Current VCSP = VIID + 0.1V, VIGATE = VCSP – 5V

–0.5 mA

IIGATE(FASTON) Input Gate Fast Turn-On Current VCSP = VIID – 0.2V, VIGATE = VIID – 1.5V

0.7 mA

VIGATE(ON) Input Gate Clamp Voltage IIGATE = 2µA, VIID = 12V to 60V, VCSP = VIID – 0.5V, Measure VIID – VIGATE

l 13 15 V

Input Gate Off Voltage IIGATE = – 2μA, VIID = 3V to 59.5V, VCSP = VIID + 0.5V, Measure VCSP – VIGATE

l 0.45 0.7 V


LTC4000-1

540001fa


Note 1：絶対最大定格に記載された値を超えるストレスはデバイスに永続的損傷を与える可能性がある。また、長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、デバイスの信頼性と寿命に悪影響を与える恐れがある。Note 2： LTC4000-1はTJがTAにほぼ等しいパルス負荷条件でテストされる。LTC4000E-1は、0°C～85°Cの接合部温度で仕様に適合することが保証されている。–40°C～125°Cの動作接合部温度範囲での仕様は設計、特性評価および統計学的なプロセス・コントロールとの相関で確認されている。LTC4000I-1は–40°C～125°Cの全動作接合部温度範囲で保証されている。これらの仕様を満たす最大周囲温度は、基板レイアウト、パッケージの定格熱インピーダンス


バッテリのPowerPath制御Battery Discharge PowerPath Forward Regulation Voltage

VBAT,CSN, 2.8V ≤ VBAT ≤ 60V l 0.1 8 20 mV

Battery PowerPath Fast Reverse Turn-Off Threshold Voltage

VBAT,CSN, 2.8V ≤ VBAT ≤ 60V, Not Charging, VBGATE = VCSN – 2.5V, ∆IBGATE/∆VBAT,CSN ≥ 100μA/mV

l –90 –50 –20 mV

Battery PowerPath Fast Forward Turn-On Threshold Voltage

VBAT,CSN, 2.8V ≤ VCSN ≤ 60V, VBGATE = VBAT – 1.5V, ∆IBGATE/∆ VBAT,CSN ≥ 100μA/mV

l 40 80 130 mV

Battery Gate Turn-Off Current VBGATE = VCSN – 1.5V, VCSN ≥ VBAT, VOFB < VOUT(INST_ON) and Charging in Progress, or VCSN = VBAT and Not Charging

-0.3 μA

Battery Gate Turn-On Current VBGATE = VBAT – 1.5V, VCSN ≥ VBAT, VOFB > VOUT(INST_ON) and Charging in Progress, or VCSN = VBAT – 20mV

0.3 μA

IBGATE(FASTOFF) Battery Gate Fast Turn-Off Current VCSN = VBAT + 0.1V and Not Charging, VBGATE = VCSN – 5V

–0.5 mA

IBGATE(FASTON) Battery Gate Fast Turn-On Current VCSN = VBAT – 0.2V, VBGATE = VBAT – 1.5V

0.7 mA

VBGATE(ON) Battery Gate Clamp Voltage IBGATE = 2μA, VBAT = 12V to 60V, VCSN = VBAT – 0.5V, Measure VBAT – VBGATE

l 13 15 V

Battery Gate Off Voltage IBGATE = – 2μA, VBAT = 2.8V to 59.5V, VCSN = VBAT + 0.5V and not Charging, Measure VCSN – VBGATE

l 0.45 0.7 V

BIASレギュレータの出力および制御ピンVBIAS BIAS Output Voltage No Load l 2.4 2.9 3.5 V

∆VBIAS BIAS Output Voltage Load Regulation IBIAS = – 0.5mA –0.5 –10 %

BIAS Output Short-Circuit Current VBIAS = 0V –20 mA

Transconductance of Error Amp CC = 1V 0.5 mA/V

Open Loop DC Voltage Gain of Error Amp CC = Open 80 dB

IITH(PULL_UP) Pull-Up Current on the ITH Pin VITH = 0V, CC = 0V –6 –5 –4 μA

IITH(PULL_DOWN) Pull-Down Current on the ITH Pin VITH = 0.4V, CC = Open l 0.5 1 mA

Open Loop DC Voltage Gain of ITH Driver ITH = Open 60 dB

および他の環境要因と関連した特定の動作条件によって決まることに注意。接合部温度（TJ（°C））は周囲温度（TA(°C））および電力損失（PD（W））から次式に従って計算される。 TJ = TA + (PD • θJA)、ここで、θJA （単位：°C/W）はパッケージの熱インピーダンス。Note 3：注記がない限り、ピンに流れ込む電流はすべて正で、すべての電圧はGNDを基準にしている。Note 4：これらのパラメータは設計によって保証されており、全数テストは行われない。


LTC4000-1

640001fa


標準的性能特性

バッテリしきい値：バッテリ・フロート帰還のパーセンテージとしての上昇時再充電、瞬時オン・レギュレーションおよび下降時低バッテリの各しきい値と温度 CLのプルアップ電流と温度

設定可能な最大電流制限電圧と温度

入力静止電流およびバッテリ静止電流と温度バッテリのみの静止電流と温度

入力電圧レギュレーション帰還、バッテリ・フロート電圧帰還、出力電圧レギュレーション帰還および VM下降時しきい値と温度

TEMPERATURE (°C)–60

I BAT

(µA)

100

0.1

0.01

10

1

0.00110020

40001 G02

14040 60 80–20 0–40 120

VBAT = 3V

VBAT = 60V

VBAT = 15V


PIN

VOLT

AGE

(V)

1.20

1.12

1.18

1.16

1.14

1.00

1.02

1.08

1.06

1.04

1.00

10020

40001 G03

14040 60 80–20 0–40 120

VBFB_REG

VIFB_REG

VVM(TH) VOFB_REG


V IBM

ON (V

)

1.015

1.010

0.995

1.000

0.990

1.005

0.98510020

40001 G06

14040 60 80–20 0–40 120TEMPERATURE (°C)

–60

PERC

ENT

OF V

BFB_

REG

(%)

100

85

95

90

65

75

80

70

6010020

40001 G04

14040 60 80–20 0–40 120

VLOBAT

VRECHRG(RISE)

VOUT(INST_ON)


I CL

(µA)

–45.0

–47.5

–52.5

–50.0

–55.010020

40001 G05

14040 60 80–20 0–40 120

TEMPERATURE (°C)–60 –20–40

I IN/I B

AT (m

A)

1.0

0.1

080 10020 40

40001 G01

140600 120

IIN

IBAT

VIN = VBAT = 15VVCSN = 15.5V

VIBMON下降時のCXコンパレータのオフセット電圧と温度


V OS

(µV)

300

200

–100

0

–200

100

–30010020

40001 G07

14040 60 80–20 0–40 120

VOS(CSP, CSN)

VOS(IN, CSN)

VMAX(IN,CLN) = VMAX(CSP, CSN) = 15V

電流検出オフセット電圧と同相電圧範囲電流検出オフセット電圧と温度

VMAX(IN, CLN)/VMAX(CSP, CSN) (V)0

V OS

(µV)

300

200

–100

0

–200

100

–300

40001 G08

6030 40 5020103

VOS(CSP, CSN)

VOS(IN, CSN)


V CX,

IBM

ON (m

V)

2019

567

4

910

8

1817161514131211

310020

40001 G09

14040 60 80–20 0–40 120


LTC4000-1

740001fa


標準的性能特性

PowerPathの順方向電圧レギュレーションと温度

0.1µFタイマ・コンデンサ使用時の充電終了時間と温度 NTCしきい値と温度


T T (h

)

3.5

3.3

3.1

2.9

2.7

2.5

2.310020

40001 G10

14040 60 80–20 0–40 120TEMPERATURE (°C)

–60

PERC

ENT

OF V

BIAS

(%)

80

65

75

70

45

55

60

50

40

35

3010020

40001 G11

14040 60 80–20 0–40 120

VNTC(OPEN)

VNTC(HOT)

VNTC(COLD)


V IID

,CSP

/VBA

T,CSN

(mV)

14

6

10

12

8

4

2

010020

40001 G12

14040 60 80–20 0–40 120

VIID = VBAT = 60V

VIID = VBAT = 3V

VIID = VBAT = 15V

PowerPathのターンオフ・ゲート電圧と温度

0.5mA負荷でのBIASの電圧と温度 ITHプルダウン電流と温度

PowerPathの高速オフ、高速オンおよび順方向レギュレーションと温度

PowerPathのターンオン・ゲート・クランプ電圧と温度


V IID

,CSP

/VBA

T,CSN

(mV)

120

0

60

90

30

–30

–60

–9010020

40001 G13

14040 60 80–20 0–40 120

VIID = VBAT = 15V


V IGA

TE(O

N)/V

BGAT

E(ON

) (V)

15.0

12.5

13.5

14.5

14.0

13.0

12.0

11.5

11.010020

40001 G14

14040 60 80–20 0–40 120

VIID = VBAT = 15V


V CSP

,IGAT

E/V C

SN,B

GATE

(mV)

600

350

450

550

500

400

300

250

20010020

40001 G15

14040 60 80–20 0–40 120

VCSP = VCSN = 15V


V BIA

S (V

)

3.2

2.8

3.0

3.1

2.9

2.7

2.6

2.510020

40001 G16

14040 60 80–20 0–40 120

VIN = 60V

VIN = 15V

VIN = 3V


I ITH(

PULL

-DOW

N) (m

A)

1.5

0.8

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

0.9

0.7

0.6

0.510020

40001 G17

14040 60 80–20 0–40 120

VITH = 0.4V

ITHプルダウン電流とVITH

VITH (V)0

I ITH(

PULL

-DOW

N) (m

A)

2.5

1.5

2.0

1.0

0.5

00.80.4

40001 G18

10.5 0.6 0.70.2 0.30.1 0.9


LTC4000-1

840001fa


ピン機能VM（ピン1/ピン25）：電圧モニタ入力。しきい値が1.193V（標準）の高精度コンパレータへの高インピーダンス入力です。このピンはRST出力ピンの状態を制御します。モニタされる電圧とGNDの間に抵抗分割器（RVM1、RVM2）を接続し、センタータップ・ポイントをこのピンに接続します。モニタされる電圧の下降時しきい値は次のように計算されます。

VVM _RST =

RVM1 +RVM2RVM2

• 1.193V

ここで、RVM2はVMピンとGNDの間のボトム抵抗です。電圧モニタ機能を使用しない場合、BIASピンに接続します。

RST（ピン2/ピン26）：高電圧オープン・ドレインのリセット出力。VMピンの電圧が1.193Vより下になると、この状態ピンが“L”になります。このピンがコンバータのイネーブル・ピンに接続されているとき、このピンが“L”にドライブされると、DC/DCコンバータをディスエーブルすることができます。このピンはLEDをドライブして、モニタされる電圧の状態を視覚的に知らせることもできます。このピンを使用しない場合はGNDに短絡します。

IIMON（ピン3/ピン27）：入力電流モニタ。このピンの電圧は入力検出抵抗（RIS）両端の検出電圧（VIN,CLN）の20倍（標準）なので、入力電流に比例した電圧を与えます。入力電流の時間平均を表す電圧を得るには、適切なコンデンサをこのピンに接続します。入力電流モニタ機能を使用しない場合、このピンを開放のままにします。

IFB（ピン4/ピン28）：入力電圧帰還ピン。このピンは入力電圧レベルを検出するのに使われる高インピーダンス入力ピンです。レギュレーション状態では、入力電圧ループがこの帰還ピンの電圧を1.000Vに設定します。入力帰還電圧が1.000Vを下回ると、ITHピンがプルダウンされて入力ソースの負荷が小さくなります。このピンを、INピンとGNDの間の抵抗分割器のセンター・ノードに接続して、入力電圧のレギュレーション・レベルを設定します。このレギュレーション・レベルは次のように求めることができます。

VIN _REG =

ROFB1ROFB2

+ 1⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟•1.000V

入力電圧レギュレーション機能を使用しない場合は、IFBピンをBIASピンに接続します。

ENC（ピン5/ピン1）：充電イネーブル・ピン。高インピーダンスのデジタル入力ピンです。充電をイネーブルするにはこのピンを1.5Vより上にし、充電をディスエーブルするには0.5Vより下にします。このピンを開放のままにすると、2µAの内部プルアップ電流がこのピンを2.5V（標準）にプルアップします。

IBMON（ピン6/ピン2）：バッテリ充電電流モニタ。このピンの電圧はバッテリ電流検出抵抗（RCS）両端の検出電圧（VCSP,CSN）の20倍（標準）なので、バッテリ充電電流に比例した電圧を与えます。バッテリ充電電流の時間平均を表す電圧を得るには、適切なコンデンサをこのピンに接続します。充電電流制限機能をディスエーブルするには、このピンをGNDに短絡します。

CX（ピン7/ピン3）：充電電流終了の設定。充電電流終了設定抵抗（RCX）をこのピンに接続します。このピンはコンパレータへの高インピーダンス入力で、5μAの電流をソースします。このピンの電圧が充電電流モニタ電圧（VIBMON）を超えると、CHRGピンは高インピーダンスになり、CXのしきい値に達したことを知らせます。これが起きると、TMRピンがBIASピンに短絡されていれば充電電流は直ちに終了します。そうでなければ、充電終了タイマの時間が経過するまで、充電が継続します。充電電流終了の値は次式を使って決定します。

IC/X =

0.25µA •RCX( ) − 0.5mVRCS

ここで、RCSはCSPピンとCSNピンの間に接続された検出抵抗です。RCX = RCL ≤ 19.1kΩであれば（RCLは充電電流設定抵抗）、充電電流終了値は最大充電電流の1/10であることに注意してください（一般にC/10として知られています）。CX終了をディスエーブルするには、このピンをGNDに短絡します。

CL（ピン8/ピン4）：充電電流制限の設定。充電電流設定抵抗（RCL）をこのピンに接続します。このピンは50µAの電流をソースします。レギュレーション・ループはこのピンの電圧を充電電流モニタ電圧（VIBMON）と比較し、それに従ってITHピンをドライブし、設定された充電電流制限を超えないようにします。充電電流制限は次式を使って決定します。

ICLIM = 2.5µA •

RCLRCS

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

ここで、RCSはCSPピンとCSNピンの間に接続された検出抵抗です。50mV/RCSの最大充電電流制限の場合、このピンを開放のままにします。

（QFN/SSOP）


LTC4000-1

940001fa


ピン機能（QFN/SSOP）TMR（ピン9/ピン5）：充電タイマ。104秒の充電終了時間および26秒の不良バッテリ・インジケータ時間ごとに1nFの外付け容量（CTMR）をGNDに接続します。不良バッテリ・インジケータ時間および充電終了時間が経過するのを防いで、連続トリクル充電およびトップオフ・フロート電圧レギュレーション充電を可能にするには、GNDに短絡します。不良バッテリ検出をディスエーブルし、C/X充電終了をイネーブルするには、BIASに短絡します。

GND（ピン10、28、29/ピン6、24）：デバイスのグランド・ピン。グランド・ピンを、適切な電気的動作のため、適切なPCBの銅箔グランド・プレーンに接続します。定格熱性能を得るにはQFNパッケージの露出パッドをPCBのグランドに半田付けする必要があります。

FLT、CHRG（ピン11、ピン12/ピン7、ピン8）：充電状態インジケータ・ピン。これらのピンは高電圧のオープンドレインのプルダウン・ピンです。FLTピンは、充電中に低温度状態または過温度状態になるとき、または充電中に不良バッテリ・インジケータ時間より長い時間BFBピンの電圧が低バッテリしきい値を下回るとプルダウンします。充電サイクルの間CHRGピンがプルダウンします。これら2つのピンの状態の組み合わせによって示される特定のモードの詳細については、「アプリケーション情報」のセクションを参照してください。これらのピンのそれぞれを、電圧源に接続された抵抗に直列なLEDによってプルアップして視覚的な状態インジケータを構成します。これらのピンを使用しない場合はGNDに短絡します。

BIAS（ピン13/ピン9）： 2.9Vレギュレータの出力。少なくとも470nFのバイパス・コンデンサを接続して、この2.9Vの安定化された電圧出力をバイパスします。このピンを使って、NTCピンの電圧を設定する抵抗分割器をバイアスします。

NTC（ピン14/ピン10）：サーミスタ入力。サーミスタをNTCからGNDに接続し、対応する抵抗をBIASからNTCに接続します。このピンの電圧レベルにより、バッテリ温度が充電するのに安全であるかどうかが決まります。充電するのに安全ではない温度をサーミスタが示すと、充電電流と充電タイマが一時停止します。温度が安全領域に戻ると、充電が再開されます。温度によって制限される充電機能をディスエーブルするには、ピンを開放のままにするか、またはコンデンサに接続します。

FBG（ピン15/ピン11）：帰還グランド・ピン。これは、BFBピンおよびOFBピンに接続された抵抗分割器のグランド・リターン・ピンです。INの電圧が有効になると（>3V（標準））直ちにこのピンのGNDへの抵抗は100Ωになります。INの電圧が有効でないとき、このピンはGNDから切断され、バッテリが唯一の電力源である間、BFBピンとOFBピンに接続された抵抗分割器がバッテリから電流を流出させないようにします。

BFB（ピン16/ピン12）：バッテリ帰還電圧ピン。このピンはバッテリの電圧レベルを検出するのに使われる高インピーダンス入力です。レギュレーション状態では、バッテリ・フロート電圧ループがこのピンの電圧を1.136V（標準）に設定します。このピンを、BATピンとFBGピンの間の帰還抵抗分割器のセンター・ノードに接続して、バッテリ・フロート電圧を設定します。バッテリ・フロート電圧は次のように求めることができます。

VFLOAT =

RBFB2 +RBFB1RBFB2

• 1.136V

BAT（ピン17/ピン13）：バッテリパックの接続。バッテリをこのピンに接続します。このピンはバッテリの理想ダイオード・ドライバのアノードです（カソードはCSNピンです）。

BGATE（ピン18/ピン14）：外部バッテリPMOSゲート・ドライブ出力。充電中でないとき、BGATEピンは外部PMOSをドライブし、このPMOSはBATピン（アノード）ピンからCSN（カソード）ピンへの理想ダイオードとして動作します。これにより、追加で必要な電力を、バッテリから、CSNピンに接続されている下流のシステムに効率よく供給することができます。

深放電したバッテリを充電しているとき、BGATEピンは、出力帰還電圧（OFBピン）をバッテリ・フロート電圧の86%に設定するように（標準0.974V）安定化されます。これにより、瞬時オン機能が可能になり、LTC4000-1が深放電したバッテリを充電しているとき、直ちに有効な電圧レベルを出力に供給します。OFBピンの電圧が標準値0.974Vを超えると、BGATEピンが“L”にドライブされ、CSNピンからBATピンへの効率のよい充電経路が確保されます。


LTC4000-1

1040001fa


CSN（ピン19/ピン15）：充電電流検出の負入力およびバッテリ理想ダイオードのカソード。検出抵抗をこのピンとCSPピンの間に接続します。LTC4000-1はこの検出抵抗両端の電圧を検出し、それをCLピンで設定された電圧の1/20（標準）に等しい電圧に安定化します。最大安定化検出電圧は50mVです。CSNピンはバッテリ理想ダイオード・ドライバのカソード入力でもあります（アノード入力はBATピン）。充電電流制限が不要な場合、このピンをCSPピンに接続します。詳細については「アプリケーション情報」のセクションを参照してください。

CSP（ピン20/ピン16）：充電電流検出の正入力および入力理想ダイオードのカソード。充電電流検出とレギュレーションのために、検出抵抗をこのピンとCSNピンの間に接続します。充電電流レギュレーション機能をディスエーブルするには、この入力をCSNに接続します。このピンは入力理想ダイオード・ドライバのカソードでもあります（アノードはIIDピン）。

OFB（ピン21/ピン17）：出力帰還電圧ピン。このピンは出力電圧レベルを検出するのに使われる高インピーダンス入力ピンです。レギュレーション状態では、出力電圧ループがこの帰還ピンの電圧を1.193Vに設定します。このピンをCSPピンとFBGピンの間の抵抗分割器のセンター・ノードに接続し、（バッテリ充電が終了し、全出力負荷電流がこの入力から供給されるときの）出力電圧を設定ます。出力電圧は次のように求めることができます。

VOUT =

ROFB2 +ROFB1ROFB2

• 1.193V

深放電したバッテリの充電中（VOFB < VOUT(INST_ON)）、BGATEに接続されたバッテリ用PowerPath PMOSが制御され、この帰還ピンの電圧を0.974V（バッテリ・フロート電圧の約86%）に設定します。瞬時オン出力電圧は次のとおりです。

VOUT(INST _ ON) =

ROFB2 +ROFB1ROFB2

• 0.974V

IGATE（ピン22/ピン18）：入力PMOSゲート・ドライブ出力。IGATEピンは外部PMOSをドライブします。その結果、INピンの電圧が動作範囲（3V～60V）内にある場合、このPMOSはIIDピン（アノード）からCSPピン（カソード）への理想ダイオードとして振る舞います。INピンの電圧が動作範囲内にない場

合、この入力PMOSがオフになるようにするには、IGATEピンからCSPピンに10Mの抵抗を接続します。

IID（ピン23/ピン19）：入力理想ダイオードのアノード。このピンは入力理想ダイオード・ドライバのアノードです（カソードはCSPピン）。

ITH（ピン24/ピン20）：高インピーダンスの制御電圧ピン。どのレギュレーション・ループ（入力電圧、充電電流、バッテリ・フロート電圧、または出力電圧）でもその制限値に達したことを示すと、ITHピンは電流をシンクし（最大1mA）、その特定のループを制限値に安定化します。多くのアプリケーションで、このITHピンはDC/DCコンバータの制御 /補償ノードに接続されます。外付けプルアップがないと、このピンの動作電圧範囲はGND～2.5Vです。外付けプルアップを使用する場合、このピンの電圧を6Vまでプルアップすることができます。このピンに接続されたインピーダンスは、ループ全体の利得に影響を与えることに注意してください。詳細については、「アプリケーション情報」のセクションを参照してください。

CC（ピン25/ピン21）：コンバータ補償ピン。R-CネットワークをこのピンからITHピンに接続して、使用されるコンバータの適切なループ補償を行います。特定のDC/DCコンバータのための適切なR-Cネットワークの選択の説明と手順については、「アプリケーション情報」のセクションを参照してください。

CLN（ピン26/ピン22）：入力電流検出の負入力。このピンとINピンの間に検出抵抗を接続します。LTC4000-1は、この検出抵抗両端の電圧を検出し、IIMONピンの電圧をこの電圧の20倍に等しい値に設定します。入力電流モニタ機能を使用しない場合、このピンをINピンに接続します。詳細については「アプリケーション情報」のセクションを参照してください。

IN（ピン27/ピン23）：入力電源電圧：3V～60V。内部回路とBIASピンに電力を供給します。下流のシステムへの電力源とバッテリ・チャージャをこのピンに接続します。このピンは入力電流モニタの正の検出ピンでもあります。このピンとCLNピンの間に検出抵抗を接続します。入力電流モニタ機能を使用しない場合、このピンをCLNに接続します。このピンからグランドに0.1µFのローカル・バイパス・コンデンサを接続することを推奨します。

ピン機能（QFN/SSOP）


LTC4000-1

1140001fa


ブロック図

図1.LTC4000-1の機能ブロック図

RC

RNTC

BATTERY PACK

RCL

CC

RCS

SYSTEMLOAD

IN

CSN

BGATE

IGATE

CL

A2 LINEARGATE

DRIVERAND

VOLTAGECLAMP

ENABLECHARGING

A1

BATTERY IDEAL DIODEAND INSTANT-ON DRIVER

INPUT IDEALDIODE DRIVER

ITH AND CC DRIVER

OFBOFBA7

A4

CP1

1.193V

1V

BFB

FBG

BAT

CX

ITHRSTCLN CC IID

ROFB2

ROFB1

RBFB2

RBFB1

RISDC/DC CONVERTER

IN

CIID

VM

BIAS

TMR

FLTCHRG

CINCCLN CL

CBAT

CTMR

RVM1

RVM2

CIBMON

40001 BD

ENCGND

IBMON

OUT

CSP

RCX

R3

+–

+

–

1V

–+

–+

BIAS

2µA

BIAS

5µA/50µA

CIIMON

IIMON

IFB

IN

A8gm = 0.33m

A9gm = 0.33m

A11

0.974V

gm

BFBA6

1.136V

A10

1.193V

CP5 +

–

1.109V

CP6

+

– 0.771V

CP2

+

–BIAS

5µA

10mV

A5

60k8mV

CBIAS

OSCILLATOR

LOGIC

CP3+

–

+

–

CP4

TOO HOT

NTC FAULT

TOO COLD

NTC

LDO,BG,REF REF

+–

–

–+–

+–

gm

gm

–+gm

gm

gm

8mV

+–

+–

+–

60k

RIFB2

RIFB1

10M


LTC4000-1

1240001fa


動作

概要LTC4000-1は、外部補償されたDC/DCコンバータを、PowerPath制御機能を備えた高性能バッテリ・チャージャへ簡単に変換できるように設計されています。このデバイスがDC/DCコンバータに要求するのは、出力に伴って正方向に単調に電圧レベルが変化する（通常、VCまたはITHという名前の）制御ピンまたは外部補償ピンを備えていることだけです。出力変数は出力電圧または出力電流のどちらでもかまいません。以下の説明では、図1のブロック図を参照してください。

LTC4000-1には、入力電圧、充電電流、バッテリ・フロート電圧、および出力電圧の4つの異なるレギュレーション・ループ（A4～A7）が備わっています。どのループであれ、そのレギュレーションにITHピンの最小の電圧を必要とするループが外部DC/DCコンバータを制御します。

入力電圧レギュレーション・ループは、入力電圧レベルが設定されたレベルを下回らないようにします。充電電流レギュレーション・ループは、（CLに抵抗を使って）設定されたバッテリ充電電流制限を超えないようにします。フロート電圧レギュレーション・ループは、（BATからBFBを介してFBGに接続された抵抗分割器を使って）設定されたバッテリ・スタック電圧を超えないようにします。出力電圧レギュレーション・ループは、（CSPからOFBを介してFBGに接続された抵抗分割器を使って）設定されたシステム出力電圧を超えないようにします。LTC4000-1は、入力電流と充電電流のモニタ・ピン（それぞれIIMONピンとIBMONピン）も備えています。

LTC4000-1は、IIDピンからCSPピンに入力の理想ダイオード・コントローラを備えており、BATピンからCSNピンに出力のPowerPathコントローラを備えています。出力のPowerPathコントローラは、充電していないときは理想ダイオード・コントローラとして動作します。充電中は、出力のPowerPathコントローラには2つの動作モードがあります。VOFBがVOUT(INST_ON)より大きいと、BGATEが“L”にドライブされます。VOFBがVOUT(INST_ON)より小さいと、リニア・レギュレータが瞬時オン機能を実行します。この機能は、LTC4000-1が、過放電のバッテリ、放電しきったバッテリ、または短絡フォルトのバッテリを充電するとき、有効な電圧レベルが即座に出力に与えられるようにBGATEピンを制御します。

ENCピンの状態が、充電をイネーブルするか否かを決定します。ENCを接地すると、充電はディスエーブルされ、バッテリ・

フロート電圧ループはディスエーブルされます。ENCピンをフロートさせたままにするか、“H”（≥1.5V）にすると、充電がイネーブルされます。

LTC4000-1は、ユーザが設定可能ないくつかの充電終了方式を提供します。TMRピンは、C/X終了、充電タイマによる終了、または終了なしのどれにでも設定することができます。特定の充電サイクルが終了した後、バッテリ電圧が設定されたフロート電圧の97.6%より下になると、LTC4000-1は自動再充電サイクルを起動します。

トリクル充電モードでは、過放電または放電しきったバッテリに充電しようとするとき、充電電流を（CLピンからGNDへの抵抗を使って設定された）通常の充電電流の1/10に下げます。トリクル充電中、TMRピンのコンデンサを使って、タイムアウト期間を設定することができます。この不良バッテリ・タイマの時間が経過し、バッテリ電圧が低バッテリしきい値（VLOBAT）より上に充電されないと、LTC4000-1は充電を終了し、状態ピン（FLTとCHRG）を介して不良バッテリ状態を知らせます。

LTC4000-1にはNTCピンも備わっており、バッテリ・パックに熱的に結合されたNTCサーミスタに接続すると、温度制限充電を行います。この機能をイネーブルするには、サーミスタをNTCピンとGNDピンの間に接続し、対応する抵抗をBIASピンからNTCピンに接続します。LTC4000-1は、FLTピンとCHRGピンを介した充電状態インジケータも備えています。

サーミスタ-抵抗ネットワークをバイアスするほかに、BIASピンは便利なプルアップ電圧としても使用できます。このピンは低ドロップアウト電圧レギュレータの出力で、最大0.5mAの電流を供給することができます。BIASピンの安定化電圧は、INピンが動作範囲（≥3V）になると直ちに利用可能になります。

入力理想ダイオード入力理想ダイオード機能は、IIDピンからCSPピンへの低損失導通路および逆ブロッキング機能を与えます。この逆ブロッキングは、バッテリの不要な流出と、場合によってはDC/DCコンバータの予期せぬ動作を引き起こすことがある、出力（CSPピン）から入力（IIDピン）への逆電流を防止します。

理想ダイオードのこの機能は、IIDピン（ドレイン）とCSPピン（ソース）に接続された外付けPMOSを制御することによって


LTC4000-1

1340001fa


動作実現されます。コントローラ（A1）は、IIDとCSPの間の電圧降下が8mV（標準）になるようにPMOSデバイスのゲートをドライブして、外付けPMOSを制御します。外付けPMOSのソースとドレインの間の電圧降下が8mVのとき特定の電流を供給するこのPMOSの能力を超えると、ゲート電圧がVIGATE(ON)にクランプし、PMOSは値が固定した抵抗（RDS(ON)）のように動作します。

この入力理想ダイオード機能が有効になるのは、INピンの電圧が動作範囲（3V～60V）内にあるときだけです。INピンの電圧が動作範囲内にないときに外部PMOSがオフになるようにするには、IGATEピンとCSPピン間に10Mのプルアップ抵抗を接続することを推奨します。

入力電圧のレギュレーションITHピンとCCピンをドライブするループの1つは入力電圧レギュレーション・ループです（図2）。このループは、入力電圧が設定されたレベルより下がるのを防ぎます。

バッテリ・チャージャの概要入力電圧レギュレーション・ループに加えて、LTC4000-1は充電電流、バッテリ電圧、および出力電圧を安定化します。

バッテリ充電サイクルが開始されると、バッテリ・チャージャは最初にバッテリが過放電しているか判定します。バッテリの帰還電圧がVLOBATより低いと、自動トリクル充電機能が充電電流レギュレーション・ループを使って、バッテリ充電電流を、設定されたフルスケール値の10%に設定します。TMRピンがコンデンサに接続されているか、または開放されていると、不良バッテリ検出タイマがイネーブルされます。不良バッテリ検出タイマの時間が経過し、バッテリ電圧が依然としてVLOBATより低いと、バッテリ・チャージャは自動的に停止し、FLTとCHRGピンを介して、バッテリが充電電流に応答しないことを知らせます。

バッテリ電圧がVLOBATを超えると、充電電流レギュレーション・ループはフルパワー定電流モードで充電を開始します。この場合、設定された最大充電電流はCLピンの抵抗によって設定されます。

利用可能な入力電力と外部負荷状態によっては、バッテリ・チャージャは設定された最大レートで充電できないことがあります。外部負荷がバッテリ充電電流よりも常に優先されます。入力電圧の設定は常に守られ、余剰電力だけがバッテリの充電に利用できます。システム負荷が軽いとき、バッテリ充電電流が最大になります。

フロート電圧に到達すると、バッテリ・フロート電圧レギュレーション・ループが充電電流レギュレーション・ループから制御を引き継いで、定電圧充電を開始します。定電圧充電では、充電電流がゆっくり減少します。

充電終了は、TMRピンを使って、いくつかの方法で設定することができます。TMRピンをBIASピンに接続すると、C/X終了が選択されます。この場合、定電圧充電により充電電流がCXピンで設定されたC/Xレベルまで下がると、充電が終了します。コンデンサをTMRピンに接続すると、充電タイマによる終了が選択され、定電圧充電の開始時に充電終了タイマがスタートします。終了タイマの時間が経過すると充電が終了します。フロート電圧での連続充電を望むなら、TMRピンをGNDに接続して終了をディスエーブルします。

図2.入力電圧レギュレーション・ループ

IN

CC

1VITH

LTC4000-1IN CLN

RISDC/DC INPUT

CCLN(OPTIONAL)

IFB

CIN

–+

–+

CC

TO DC/DC

40001 FO2

RC

A4RIFB2

RIFB1

入力ソースが高インピーダンスの場合、入力電圧は負荷電流が増加するに従って低下します。この場合、入力から利用可能な電力が最大になる電圧レベルが存在します。たとえば、ソーラー・パネルでは多くの場合、最大電力に達するパネル電圧に相当するVMPを規定しています。LTC4000-1の入力電圧レギュレーションの場合、この最大電力の電圧レベルはIFBピンで設定できます。入力電圧レギュレーション・ループはITHを制御して、入力電圧レベルが設定されたレベルを下回らないようにします。


LTC4000-1

1440001fa


動作充電が終了すると、BGATEに接続されたPMOSがBATからCSNへの理想ダイオードとして機能します。ダイオード機能により、充電電流が阻止され、必要に応じて電流をシステム負荷に供給します。システム負荷が入力から十分供給を受けることができれば、PMOSはオフします。終了している間、入力電圧ループがレギュレーション状態にないと、出力電圧レギュレーション・ループが制御を引き継いで、CSPの出力電圧が制御された状態に保たれるようにします。出力電圧レギュレーション・ループは、OFBピンの出力帰還電圧が1.193VになるようにCSPピンの電圧を安定化します。

入力から利用できる電力より大きな電力をシステム負荷が必要とする場合、バッテリの理想ダイオード・コントローラがバッテリから電力を補充します。バッテリ電圧がフロート電圧の97.1%より下まで放電すると（VBFB < VRECHRG(FALL)）、自動再充電機能が新しい充電サイクルを開始します。

充電電流のレギュレーション通常の充電サイクルに関与する最初のループは、充電電流レギュレーション・ループです（図3）。このループはITHピンとCCピンをドライブします。このループは、充電電流検出抵抗（RCS）によって検出された充電電流が、設定された最大充電電流を超えないようにします。

れていることに注意してください。VIN < 3VのときFBGピンは抵抗分割器負荷を切断して、バッテリが唯一の電力源であるとき、フロート電圧の抵抗分割器がバッテリ電流を消費しないようにします。VIN ≥ 3Vでは、FBGピンからGNDへの標準的抵抗は100Ωです。

出力電圧のレギュレーション充電が終了し、システム負荷が入力から十分給電されていると、BGATEに接続されたPMOSはオフします。このシナリオでは、出力電圧レギュレーション・ループがバッテリ・フロート電圧レギュレーション・ループから制御を引き継ぎます（図5）。出力電圧レギュレーション・ループは、OFBピンの出力帰還電圧が1.193VになるようにCSPピンの電圧を安定化します。

図3.充電電流のレギュレーション・ループ

図4.FBGを使ったバッテリ・フロート電圧のレギュレーション・ループ

図5.FBGを使った出力電圧レギュレーション

CSP

CC

1VA5

ITH

LTC4000-1CSP CSN

RISBAT PMOS

TO SYSTEM

IBMON

CL

CIBMON(OPTIONAL)

CCSP

+ –

–+

+––

CC

TO DC/DC

40001 FO3

RC60k

50µA AT NORMAL5µA AT TRICKLE

BIAS

A9gm = 0.33m

RCL

CC

1.136VITH

LTC4000-1

BFB

BAT

FBG

–+

CC

TO DC/DC

40001 FO4

RCRBFB2

RBFB1

A6

+–

CC

1.193VITH

LTC4000-1

OFB

CSP

FBG

–+

CC

TO DC/DC

40001 FO5

RCROFB2

ROFB1

A7

+–

バッテリ電圧のレギュレーションフロート電圧に到達すると、バッテリ電圧レギュレーション・ループが充電電流レギュレーション・ループから制御を引き継ぎます（図4）。

フロート電圧レベルは、BATピンとFBGピンの間の帰還抵抗分割器を使用し、センター・ノードをBFBピンに接続して設定します。抵抗分割器のグランド・リターンはFBGピンに接続さ

バッテリ瞬時オンおよび理想ダイオードLTC4000-1は、IGATEピンをドライブする入力の理想ダイオード・コントローラに似たコントローラを使って、BGATEピンに接続された外付けPMOSを制御します。充電中でないとき、PMOSはBAT（アノード）ピンとCSN（カソード）ピンの間の理想ダイオードとして機能します。コントローラ（A2）は、BATピンからCSNピンの電圧降下が8mVになるようにPMOSデバイスのゲートをドライブし、外付けPMOSを制御して低損失の導通を実現します。PMOSのソースとドレインの間の電圧降下が8mVで特定の電流を供給するこのPMOSの能力を超えると、ゲート電圧がVBGATE(ON)にクランプし、PMOSは値が固定した抵抗（RDS(ON)）のように動作します。


LTC4000-1

1540001fa


動作この理想ダイオードの動作により、入力電源が電流制限状態のとき、またはDC/DCコンバータが出力負荷の増加に直ちに応答するには遅すぎるとき、バッテリが負荷に電流を供給することができます。理想ダイオードの動作に加えて、BGATEは充電中にCSNピンからBATピンに電流が流れることを可能にします。

電流がCSNピンからBATピンに流れているとき、2つの動作領域があります。最初の領域は、電圧が瞬時オンしきい値より低い（VOFB < VOUT(INST_ON)）バッテリへ充電しているときです。この動作領域では、コントローラはCSPピンの電圧が、最終フロート電圧レベルの約86%（VOUT(INST_ON)）になるように制御します。この機能により、深放電したバッテリに充電するときのバッテリ電圧よりはるかに高いCSP電圧を供給します。この瞬時オン機能により、LTC4000-1はバッテリ電圧に関係なく、出力（CSPピン）に十分な電圧を供給できます。

2番目の動作領域は、バッテリ帰還電圧が瞬時オンしきい値（VOUT(INST_ON)）以上のときです。この領域では、BGATEピンは“L”にドライブされ、VBGATE(ON) にクランプされるので、PMOSは完全にオンすることができ、充電電流による電力損失を減らします。

バッテリ温度によって制限される充電バッテリの温度は負温度係数（NTC）サーミスタをバッテリ・パックの近くに配置して測定します。コンパレータCP3とCP4は、図1のブロック図に示されているように、温度検出を行います。CP4の上昇時しきい値はVBIASの75%（低温しきい値）に設定され、CP3の下降時しきい値はVBIASの35%（高温しきい値）に設定されます。NTCピンの電圧がVBIASの75%より上またはVBIASの35%より下だと、LTC4000-1は進行中の充電サイクルを停止します。NTCピンの電圧がVBIASの40%～70%の範囲に戻ると、充電が再開されます。

充電中断中、外付け充電PMOSはオフし、充電電流はゼロになります。LTC4000-1が定電圧モードで充電しており、充電終了タイマがイネーブルされていると、サーミスタが有効温度に戻ったことを示すまでタイマは一時停止します。バッテリ・チャージャがトリクル充電モードにあり、不良バッテリ検出タイマがイネーブルされていると、サーミスタが有効温度に戻ったことを示すまで不良バッテリ・タイマは一時停止します。

入力UVLOと電圧モニタBIASピンの安定化された電圧は、VIN ≥ 3Vになると直ちに利用可能になります。VIN ≥ 3Vのとき、FBGピンは標準100Ωの抵抗でGNDに引き下げられ、チップの残りの機能がイネーブルされます。

INピンが高インピーダンスで、バッテリがBATピンに接続されていると、BGATEピンは2μA（標準）の電流源でプルダウンされ、バッテリのPMOSゲートの電圧をVBATよりVBGATE(ON)だけ下に保持します。これにより、バッテリから出力に給電することができます。INが有効でないとき、LTC4000-1がバッテリから消費する総静止電流は標準で10μA以下です。

INピンが高インピーダンスのときは、IGATEピンに接続された外部FETの入力理想ダイオード機能は無効です。INピンの電圧が動作範囲内にない場合にこのFETが完全にオフになるようにするには、IGATEピンとCSPピンの間に10Mのプルアップ抵抗を接続します。

内部入力UVLOの他に、LTC4000-1はVMピンを介して電圧のモニタも行います。VMピンの電圧が1.193V（標準）より低くなると、RSTピンが“L”になります。他方、VMピンの電圧が1.233V（標準）より高くなると、RSTピンが高インピーダンスになります。

この電圧モニタ機能の一般的な利用法として、入力電圧が特定のレベルを下回るとコンバータが確実にオフするようにします。この場合、RSTピンをDC/DCコンバータのチップセレクト・ピンまたはイネーブル・ピンに接続します（図6を参照）。

図6.入力電圧モニタ（RSTをDC/DCコンバータのENピンに接続）

IN

CP1

LTC4000-1

IN CLN RST

RIS

VM

40001 FO6

RVM2

RVM1

1.193V +

–

INDC/DC

CONVERTEREN


LTC4000-1

1640001fa


入力の理想ダイオードPMOSの選択入力の外付けPMOSは、予測最大電流、電力損失、および逆電圧降下に基づいて選択します。PMOSは、VIGATE(ON)より大きなゲート-ソース電圧（最大15V）、またはIIDピンの最大安定化電圧の小さい方に耐えられる必要があります。いくつかの異なる要件に対するいくつかの適切な外付けPMOSを表1に示します。

表1.PMOS

製品番号

RDS(ON) AT VGS = 10V

(Ω)MAX ID

(A)MAX VDS

(V) メーカSiA923EDJ 0.054 4.5 –20 VishaySi9407BDY 0.120 4.7 –60 VishaySi4401BDY 0.014 10.5 –40 VishaySi4435DDY 0.024 11.4 –30 VishaySUD19P06-60 0.060 18.3 –60 VishaySi7135DP 0.004 60 –30 Vishay

一般に、IGATEピンから見た容量が大きいほど、理想ダイオード・ドライバの応答が遅くなることに注意してください。高速のターンオフ電流とターンオン電流は、それぞれ標準で–0.5mAと0.7mAに制限されます（IIGATE(FASTOFF)とIIGATE(FASTON)）。負荷電流の急激な増加に対してドライバが十分速く応答できないと、余分な電流の大半は外付けPMOSのボディー・ダイオードを通して供給されます。これにより、電力損失が一時的に増加します。PMOSがこの電力損失の一時的な増加に耐えられるようにすることが重要です。

「動作」セクションでも述べているように、INピンの電圧が動作範囲から外れることが予想されると同時に、外付けの入力理想ダイオードPMOSが完全にオフになることが予想される場合は、IGATEピンとCSPピンの間に10Mの外部プルアップ抵抗を接続することを推奨します。このプルアップ抵抗の追加によって理想ダイオード機能の順方向安定化電圧（VIID, CSP）が8mVの標準値から増加することに注意してください。

この順方向電圧の増加分は、次式から計算されます。

∆VIID,CSP REG = VGSON • 20k/RIGATE

ここで、VGSONは外部PMOSの所望のオン抵抗を達成するために必要なソース-ゲート電圧で、RIGATEはIGATEピン

アプリケーション情報とCSPピンの間に接続された外部プルアップ抵抗です。したがって、10MのRIGATE抵抗を使用し、VGSONが10Vと想定した場合、順方向安定化電圧の増加分はΔVIID,CSP REG = 20mVとなり、合計の順方向安定化電圧は28mV（標準）です。この順方向安定化電圧の増加分が40mVを超えないようにRIGATEを設定することを推奨します。

入力電流モニタ検出抵抗を流れる入力電流は、IIMONピンによってモニタすることができます。IIMONピンの電圧は、検出抵抗を流れる電流に応じて、次のように変化します。

VIIMON = 20 • IRIS •RIS = 20 • VIN – VCLN( )

入力電流にノイズが多い場合、CLNピンにフィルタ・コンデンサを追加して、AC成分を減らします。たとえば、降圧DC/DCコンバータを使用する場合、CCLNコンデンサを使用することを推奨します。最高の精度が重要な場合、AC成分が検出抵抗両端の平均電圧の50%以下になるように、CCLNの値を選択します。

IIMONピンの電圧は、ピン（CIIMON）にコンデンサを接続してさらにフィルタします。

充電電流制限の設定とモニタ制御される最大充電電流は次式に従って設定します。

RCS =

VCL20 • ICLIM

ここで、VCLはCLピンの電圧です。CLピンは50μAの高精度電流源によって内部でプルアップされています。したがって、充電電流制限を求める等価式は次のとおりです。

RCL =

ICLIM •RCS2.5µA

⇒ ICLIM =RCLRCS

• 2.5µA

検出抵抗を流れる充電電流は、IBMONピンによってモニタすることができます。IBMONピンの電圧は、検出抵抗を流れる電流に応じて、次のように変化します。

VIBMON = 20 • IRCS •RCS = 20 • VCSP – VCSN( )


LTC4000-1

1740001fa


IBMONピンのレギュレーション電圧レベルは、高精度の内部リファレンスによって1Vにクランプされます。IBMONピンが1Vのとき、充電電流制限は次の値に制御されます。

ICLIM(MAX)(A) =

0.050VRCS(Ω)

この最大充電電流制限が必要な場合、CLピンを開放のままにするか、または1.05Vを超える電圧に設定して、アンプA5が IBMONピンの電圧を精確に1Vの内部リファレンスに安定化できるようにします。

DC/DCコンバータの出力電流波形またはシステム負荷電流にノイズが多い場合、CSPピンにコンデンサ（CCSP）を接続することを推奨します。これは、検出抵抗（RCS）を流れる電流のAC成分を減らすためです。最高の精度が重要な場合、AC成分が検出抵抗両端の平均電圧の50%以下になるように、CCSPの値を選択します。IIMONピンと同様、IBMONピンの電圧は、ピン（CIBMON）にコンデンサを接続してさらにフィルタします。このフィルタ・コンデンサは全体の補償された充電電流レギュレーション・ループをスローダウンするので、任意に大きくすることはできません。ループ補償の詳細に関しては、「補償」のセクションを参照してください。

バッテリ・フロート電圧の設定RBFB1の値が100Ωよりはるかに大きい場合、最終フロート電圧は次式を使って決定します。

RBFB1 =

VFLOAT1.136V

–1⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

RBFB2

高い精度が重要な場合、次式を使って、いくらか精度を上げた最終フロート電圧を決定することができます。

VFLOAT =

RBFB1+RBFB2RBFB2

•1.136V⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟–

RBFB1RBFB2

• VFBG⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟

ここで、VFBGはフロート電圧レギュレーション時のFBGピンの電圧で、このピンに接続されているすべての抵抗分割器の全電流を計算に入れています（RFBG = 標準100Ω）。

アプリケーション情報低バッテリ・トリクル充電の設定と不良バッテリ検出過放電バッテリまたは放電しきったバッテリを充電しているとき（VBFB < VLOBAT）、CLピンのプルアップ電流は通常のプルアップ電流の10%に減少します。したがって、トリクル充電電流は次式を使って設定されます。

RCL =

ICLIM(TRKL) •RCS0.25µA

⇒ ICLIM(TRKL) = 0.25µA •RCLRCS

したがって、50µA•RCLが1V未満のとき、次の関係が成り立ちます。

ICLIM(TRKL) =

ICLIM10

バッテリ電圧が低バッテリ電圧しきい値を超えると、充電電流レベルはトリクル充電電流レベルから最大充電電流レベルに増加します。

LTC4000-1は不良バッテリ検出機能も備えています。この検出機能は、TMRピンを接地するか、またはBIASに接続するとディスエーブルされます。ただし、コンデンサをTMRピンに接続しておくと、トリクル充電が始まると直ちに不良バッテリ検出タイマがスタートします。不良バッテリ検出時間の終わりにバッテリ電圧が依然として低バッテリしきい値より低いと、充電が停止し、デバイスはFLTピンを“L”にして不良バッテリ状態を知らせ、CHRGピンは高インピーダンスになります。

不良バッテリ検出時間は次式に従って設定することができます。

CTMR(nF) = tBADBAT(h) • 138.5

不良バッテリ状態が検出されると、その状態がラッチされることに注意してください。充電を再度イネーブルするには、バッテリを取り外し、新しいバッテリを接続します。新しいバッテリの電圧により、BFBが再充電バッテリしきい値（VRECHRG(RISE)）を超えます。代わりに、ENCピンをトグルするか、またはINから電力を取り去り、再度 INに電力を与えます。


LTC4000-1

1840001fa


アプリケーション情報C/X検出、充電終了および自動再充電定電圧充電に達すると、充電を終了可能な2つの方法があります。TMRピンがBIASに接続されていると、CXピンで設定されたレベルに充電電流が減少すると直ちにバッテリ・チャージャは終了します。C/X電流による終了レベルは次式に従って設定します。

RCX =

IC/X •RCS( ) + 0.5mV0.25µA

⇒ IC/X =0.25µA •RCX( ) − 0.5mV

RCSここで、RCSはCSPピンとCSNピンの間に接続された充電電流検出抵抗です。

BFBの電圧が再充電しきい値（フロート電圧の97.6%）より高いと、C/Xコンパレータがイネーブルされます。充電一時停止状態から抜け出したとき、適切なC/X終了を確実に行うため、次式に従ってコンデンサをCXピンに接続します。

CCX = 100CBGATE

ここで、CBGATEはBGATEピンに接続されている総容量です。

たとえば、CBGATEが標準的な1nFである場合は、適切なC/X終了動作を確実に行うために、CXピンに100nF以上のコンデンサを接続する必要があります。

コンデンサがTMRピンに接続してあると、定電圧充電に達すると直ちに充電終了タイマがスタートします。充電終了タイマの時間が経過すると、充電サイクルが終了します。全充電終了時間は次式に従って設定することができます。

CTMR(nF) = tTERMINATE(h) • 34.6

TMRピンを接地すると、充電は決して終了せず、バッテリ電圧はフロート電圧に保持されます。どの終了動作が選択されているかには関係なく、充電電流が設定されたC/Xレベルを下回ると、直ちにCHRGピンとFLTピンの両方とも高インピーダンス状態になることに注意してください。

チャージャが終了した後、バッテリ帰還電圧が設定された最終フロート電圧（VRECHRG(FALL)）の97.1%を下回ると、LTC4000-1は自動的に新しい充電サイクルを再開します。充電が再スタートすると、CHRGピンは“L”になり、FLTピンは高インピーダンスのまま留まります。

出力電圧レギュレーションの設定出力電圧レギュレーション・レベルは次式を使って決定します。

ROFB1 =

VOUT1.193

− 1⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ •ROFB2

バッテリのフロート電圧の計算と同様、高い精度が重要である場合、次式を使ってわずかでも精度の高い出力を求めます。

VOUT =

ROFB1 +ROFB2ROFB2

• 1.193V⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ –

ROFB1ROFB2

• VFBG⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

ここで、VFBGは出力電圧レギュレーション時のFBGピンの電圧で、このピンに接続されているすべての抵抗分割器の全電流を計算に入れています。

バッテリ瞬時オンおよび外付け理想ダイオードPMOSに関する検討事項

瞬時オン電圧レベルは次式を使って決定します。

VOUT(INST _ ON) =

ROFB1 +ROFB2ROFB2

• 0.974V

ROFB1とROFB2は、出力電圧レギュレーション・レベルを設定するのと同じ抵抗であることに注意してください。したがって、出力電圧レギュレーション・レベルは、常に瞬時オン電圧レベルの122.5%です。

瞬時オン動作時、充電PMOSの電力損失について考慮することが非常に重要です。バッテリ電圧が低バッテリしきい値（VLOBAT）より低いとき、PMOS内の電力損失は次のように計算することができます。

PTRKL = 0.86 • VFLOAT – VBAT[ ] • ICLIM(TRKL)

ここで、ICLIM(TRKL)はトリクル充電電流制限値です。

他方、バッテリ電圧が低バッテリしきい値を超えていても瞬時オンしきい値より低いとき、電力損失は次のように計算することができます。

PINST _ ON = 0.86 • VFLOAT – VBAT[ ] • ICLIM

ここで、ICLIMはフルスケール充電電流制限値です。

たとえば、3セル・リチウムイオン・バッテリを1Aに設定された最大充電電流で充電するとき、フロート電圧は12.6V、不良バッテリ電圧レベルは8.55V、瞬時オン電圧レベルは10.8V


LTC4000-1

1940001fa


です。瞬時オン動作およびトリクル充電モードの間、PMOSのワーストケースの最大電力損失は1.08Wです。バッテリ電圧が不良バッテリ電圧レベルを超えると、ワーストケースの最大電力損失は2.25Wです。

充電PMOSの過熱が懸念されるとき、NTCピンをプルダウンする温度検出回路を追加することを推奨します。これは、外付けPMOSの温度が上がりすぎると充電を一時停止します。この温度検出機能を行う回路例を図7に示します。

入力の外付けPMOSと同様、外付け充電PMOSは、VBGATE(ON)より大きなゲート-ソース電圧（最大15V）、またはCSPピンの最大安定化電圧の小さい方に耐えられる必要があります。PMOSを選択するとき、予測される最大電流、電力損失、および瞬時オン電圧降下について検討します。表1の推奨PMOSは、アプリケーションに応じた適切な出発点になります。

フロート電圧、出力電圧、および瞬時オン電圧の依存関係フロート電圧、出力電圧、および瞬時オン電圧を設定するための式を再度示します。

図7.PMOSを過熱状態から保護する充電用PMOSの過熱検出回路

アプリケーション情報

VFLOAT =RBFB1 +RBFB2

RBFB2• 1.136V

VOUT =ROFB1 +ROFB2

ROFB2• 1.193V

VOUT(INST _ ON) =ROFB1 +ROFB2

ROFB2• 0.974V

標準的アプリケーションでは、VOUTはVFLOATより高く設定し、バッテリがその所期フロート電圧まで完全に充電されるようにします。他方、VOUT(INST_ON)（CSPの最小電圧）はVOUTを設定するのと同じ抵抗ROFB1およびROFB2に依存するので、VOUTを高く設定しすぎないようにします。前に注記したように、これは、出力電圧レギュレーション・レベルが、常に瞬時オン電圧の122.5%であることを意味します。VOUT(INST_ON)の設定値が高いほど動作領域が大きくなり、チャージャPMOSは効率が下がるリニア領域でドライブされます。

ROFB1 と ROFB2がそれぞれRBFB1とRBFB2に等しくなるように設定されると、出力電圧はフロート電圧の105%に設定され、瞬時オン電圧はフロート電圧の86%に設定されます。理想的シナリオでバッテリを完全に充電できるようにする、VFLOATを

Li-IonBATTERY PACK

RCS

M2

RNTC1

TO SYSTEM

RISING TEMPERATURETHRESHOLD SET AT 90°C

VISHAY CURVE 2NTC RESISTOR

THERMALLY COUPLEDWITH CHARGING PMOS

VOLTAGE HYSTERESIS CANBE PROGRAMMED FOR

TEMPERATURE HYSTERESIS86mV ≈ 10°C

CSN

BGATE

BAT

CSP

BIAS

NTC

LTC4000-1

162k

20k

R3

R4 = RNTC2AT 25°C

40001 F07

CBIAS

RNTC2

LTC1540 +

–2N7002L


LTC4000-1

2040001fa


図8.理想的シナリオにおけるVOUTとVOUT(INST_ON)の可能な電圧範囲

NOMINAL OUTPUT VOLTAGE

POSSIBLEOUTPUT

VOLTAGE RANGE

75%

86%

40001 F08

POSSIBLEINSTANT-ONVOLTAGE RANGE

105%

100%

100%

81.6%

NOMINAL FLOAT VOLTAGE100%

NOMINAL INSTANT-ON VOLTAGE

MINIMUM PRACTICALOUTPUT VOLTAGE

MINIMUM PRACTICALINSTANT-ON VOLTAGE


基準にしたVOUT(INST_ON)とVOUTの設定可能な出力電圧の範囲を図8に示します。

抵抗分割器の間の起こりうる不整合および様々なレギュレーション・ループの不整合を考慮に入れて、VOUTはVFLOATの105%より下にならないように設定して、バッテリを完全に充電できるようにします。これは、自動的に瞬時オン電圧レベルがVFLOATの86%より低くならないように設定することを意味します。

バッテリ温度によって制限される充電バッテリ温度によって制限される充電機能を利用するには、NTCサーミスタRNTCをNTCピンとGNDピンの間に接続し、バイアス抵抗R3をBIASピンからNTCピンに接続します（図9）。サーミスタ・メーカのデータシートには、温度参照テーブルまたは、温度をその対応する温度での抵抗値に関係付ける式が通常含まれています。

図9.NTCサーミスタの接続

NTC RESISTORTHERMALLY COUPLED

WITH BATTERY PACK

R3

RNTC

NTC

BIAS

BAT

LTC4000-1

40001 F09

CBIAS

簡単なアプリケーションでは、R3は、選択したNTCサーミスタの25°Cでの値（R25）に等しい値の1%抵抗にします。この簡単な構成では、NTCサーミスタの抵抗がR25の値の0.54倍まで減少すると、LTC4000-1は充電を一時停止します。Vishayの「曲線2」のサーミスタの場合、これは約41.5°Cに相当します。温度が低下するにつれ、NTCサーミスタの抵抗値が大きくなります。LTC4000-1はNTCサーミスタの値がR25の値の3倍に増加したときも充電を一時停止するように設計されています。Vishayの「曲線2」のサーミスタの場合、これは約–1.5°Cに相当します。Vishayの「曲線2」のサーミスタの場合、高温コンパレータと低温コンパレータはそれぞれ約5°Cのヒステリシスをもっており、トリップ点の近くでの発振を防ぎます。

高温および低温のしきい値は、R3の値を変えて調整することができます。単にR25に等しくなるようにR3を設定する代わりに、R3を以下の式の1つに従って設定します。

R3 =

RNTC at cold_ threshold3

または、

R3 = 1.857 •RNTC at hot _ threshold

自由度は1しかないので（つまり、R3の値の調整）、上の式の片方だけを使って低温または高温のしきい値のいずれかを設定することができますが、両方を設定することはできないことに注意してください。R3の値を設定して低温しきい値を調整すると、高温しきい値でのNTCの抵抗値は低温しきい値での


LTC4000-1

2140001fa


アプリケーション情報が分かったら、選択された2つの温度しきい値は互いに近すぎ、もっと感度の高いサーミスタが必要です。

たとえば、この方法を使って高温と低温のしきい値を独立に60°Cと–5°Cに設定することができます。25°Cでの公称値が100kのVishayの「曲線2」のサーミスタを使用すると、式から、最も近い1%抵抗の値がR3 = 130kおよびRD = 41.2kとなります。

有効な充電温度の幅が40°Cよりはるかに小さくなるように熱に対する感度を上げるには、PTC（正温度係数）抵抗をR3に直列に、BIASピンとNTCピンの間に接続することができます。このPTC抵抗をバッテリと熱的に結合させることも必要です。この方法では、熱検出のためのバッテリ・パックへの接続数が、１線から3線に増えることに注意してください。必要なPTC抵抗の正確な公称値は、NTCピンのしきい値が常にVBIASの75%と35%であることを考慮して、上に述べたのと同様の方法を使って計算することができます。

NTCピンをフロートさせたままにするか、またはコンデンサに接続すると、すべてのNTCの機能がディスエーブルされます。

バッテリ電圧の温度補償バッテリの種類によっては、温度によって充電電圧要件が変化します。鉛蓄電池は特に温度変化に伴って充電電圧要件が大きく変化します。たとえば、大型鉛蓄電池メーカは25°Cで2.25V/セルのフロート充電を推奨しています。ただし、このバッテリ・フロート電圧の規定温度係数は一般にセル当り–3.3mV/°Cです。

LTC4000-1は抵抗帰還ネットワークを用いてバッテリ・フロート電圧を設定します。このネットワークを操作することにより、バッテリ・フロート電圧の様々な温度補償手法を効率的に行えます。

このような電圧のリニアな温度依存性をトラッキングするシンプルなソリューションは、3端子温度センサLM234を使用することです。これは簡単に設定可能なリニアな温度依存特性を生じます。

RNTCの0.179倍に等しくなります。同様に、R3の値を設定して高温しきい値を調整すると、低温しきい値でのNTCの抵抗値は高温しきい値でのRNTCの5.571倍に等しくなります。

R3の値を変えてR25より大きくすると、高温と低温の両方のしきい値が下がり、R25より小さくすると、両方のしきい値が上がることに注意してください。たとえば、25°Cでの公称値が100kのVishayの「曲線2」のサーミスタを使用すると、値をR3 = 75kに設定することにより、低温を5°Cになるように設定することができ、高温しきい値は自動的に約50°Cに設定されます。

2番目の自由度としてもう1つの抵抗を使用することにより、高温と低温のしきい値を独立に調整することができます（図10）。抵抗RDはNTCピンとグランドの間の抵抗の感度を実効的に下げます。したがって、直感的にこの抵抗は高温しきい値をさらに高い温度へ、低温しきい値をさらに低い温度へ動かします。

図10.感度を下げる抵抗RDを使ったNTCサーミスタの接続

NTC RESISTORTHERMALLY COUPLED

WITH BATTERY PACK

R3

RNTC

NTC

BIAS

BAT

LTC4000-1

RD

40001 F10

CBIAS

R3とRDの値は次式に従って設定することができます。

R3 =RNTC at cold_ threshold – RNTC at hot _ threshold

2.461RD = 0.219 •RNTC at cold_ threshold –1.219 •RNTC at hot _ threshold

この方法はサーミスタに対する熱的影響の感度を下げ、したがって、高温と低温のしきい値を互いに引き離すのに使用することができるだけであるという重要な点に注意してください。上の式を使用する場合、RDに対して負の値が必要であること


LTC4000-1

2240001fa



図12に示されている回路では、

RBFB1 = –RSET • (TC • 4405)

および

RBFB2 =RBFB1 •1.136V

VFLOAT(25°C) + RBFB1 •0.0677RSET

⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ – 1.136V

ここで、TC = 温度係数（単位：V/°C）、VFLOAT(25°C)は25°Cでの望みのバッテリ・フロート電圧（単位：V）です。

たとえば、6セル鉛蓄電池にはフロート充電電圧があり、一般に25 °Cで2.25V/セルつまり13.5V、および1セル当たりの温度係数が–3.3mV/ °Cつまり–19.8mV/ °Cに規定され

ています。これら2つのパラメータ（TC = –19.8mV/ °CおよびVFLOAT(25 °C) = 13.5V）とRSET = 2.43kを式に代入して、RBFB1 = 210kおよびRBFB2 = 13.0kを得ます。

鉛蓄電池用3ステップ充電LTC4000-1は本来、定電圧が続く定電流ステップが必要な充電アプリケーションに適しています。さらに、LTC4000-1には、トリクル充電、不良バッテリ検出、C/Xまたはタイマによる終了などの機能が追加されているので、リチウム・ベースのバッテリ充電アプリケーションに最適です。リチウム・バッテリ充電に含まれる通常のステップを図13と表2に示します。

図13.リチウムイオン・バッテリの標準充電サイクルCHARGE TIME 40001 F13

CONSTANT VOLTAGECONSTANTCURRENTTRICKLECHARGE

CHARGECURRENT

BATTERY VOLTAGE

TERMINATION

図12.バッテリ電圧の温度補償回路

図11.帰還ネットワークにLM234を使った、鉛蓄電池の6セル・フロート充電電圧と温度


V FLO

AT (V

)

14.4

14.2

13.8

13.4

13.0

14.0

13.6

13.2

12.8

12.63010 50

40001 F11

60200 40

RBFB1210k

RBFB213.0k

BFB

R

LM234

V+

V–

BAT

FBG

LTC4000-1

RSET2.43k

40001 F12

6-CELLLEAD-ACID

BATTERY

表2.リチウム・ベースのバッテリ充電ステップステップ充電方式継続時間トリクル充電低電流値での定電流

充電（通常、最大充電電流の1/10）

バッテリ電圧が低バッテリしきい値を上回るまでTMRピンで設定されるタイム・リミット

定電流最大充電電流での定電流充電

バッテリ電圧がフロート電圧に達するまでタイム・リミットなし

定電圧定電圧充電充電電流がCXピンで設定されたレベルまで減少したとき、またはTMRピンの終了タイマ時間が経過した後で終了

再充電バッテリ電圧が再充電しきい値を下回ると、定電流充電を再開


LTC4000-1

2340001fa


アプリケ�

Documents

LTC4000-1 – 最大電力点制御機能を備えた高電圧の大 ......98% 以上の最大電力点を達成 標準的応用例 特長 概要 最大電力点制御機能を備えた

LTC4000-1 – 最大電力点制御機能を備えた高電圧の大 ......98% 以上の最大電力点を達成標準的応用例特長概要最大電力点制御機能を備えた