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アプリケーションノート 924

負荷を駆動しながらバッテリを充電できるステップアップ電源

図1の回路は、マイクロプロセッサ(µP)またはマイクロコントローラ(µC)がバッテリの充電を制御している多くのポータブルアプリケーションをサポートします。IC1はVIN (公称5V)を必要に応じてブーストし、充電電流と負荷電流を供給するステップアップスイッチングレギュレータです。5Vソースは短絡保護機能を備えている必要があります。IC2は充電電流を監視するハイサイド電流検出アンプです。プロセッサからのコマンドにはCHARGEアクティブローON/OFFおよびアクティブローFAST/TRICKLE CHARGEが含まれます。

図1. この回路はシステム負荷に電流を供給しながらバッテリの充電を制御します。
図1. この回路はシステム負荷に電流を供給しながらバッテリの充電を制御します。

IC2は検出抵抗R9を流れる電流の10-4倍の出力電流(OUT)を生成します。急速充電動作中はQ3およびQ4がオンであるため、出力電流はR11と(近似的に) R4の並列抵抗を流れます。この結果IC1 (ピン3)へのフィードバックにより、R9を流れる急速充電電流を500mAに維持します。また、このフィードバックにより、レギュレータは500mAの固定充電電流に加えて最大500mAの負荷電流を供給することができます。Q2はバッテリ電圧を10V (1セル当たり2V)に制限します。

急速充電中、外部プロセッサおよびマルチチャネルA/Dコンバータ(ADC)はバッテリの端子電圧を監視しなければなりません。ADCがこの電圧の勾配の変化を検出すると、プロセッサはアクティブローFAST/TRICKLE CHARGEをハイにして急速充電を終了させます。これによりQ3がターンオフし、フィードバック(FB)が上昇して充電電流をトリクル充電レート(約60mA)まで低減します。

IC1がシャットダウンするか、あるいは負荷電流と充電電流の合計がIC1の能力を超えた場合は、バッテリから電流が流れ出るためにR9の電流が逆転します。IC2は、R13がオープンコレクタSIGN出力をハイに引き上げ、それによってQ4をオフにし、Q5をオンにすることで、この逆転を示します。次にR12を通る電流がバッテリの放電電流に比例する電圧を発生します(R9を通る電流が5Aの時、R12の両端の電圧はフルスケールの3Vになります)。

この電圧を時間で積分することにより(一定間隔でサンプリングし、その時間間隔を乗じる)、A/Dプロセッサシステムはバッテリから流出したエネルギーを監視することができます。この測定および端子電圧測定をもとに、プロセッサはバッテリの寿命が尽きる前に(アクティブローFAST/TRICKLE CHARGEをローにして)再び急速充電を開始できます。

関連したアイデアがEDNの6/8/95号に掲載されました。


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