基于CSU8RP3119的移動(dòng)電源應用

本文介紹了芯?？萍加邢薰維OC芯片CSU8RP3119應用于移動(dòng)電源產(chǎn)品的單芯片解決方案。通過(guò)使用芯片自帶的兩路高速PWM(16M)和四路高性能ADC(12bit，死區小于3mV)以及特有的基準源數字校正專(zhuān)利技術(shù)，CSU8RP3119無(wú)需外圍其他IC，即可實(shí)現效率高達93%的同步整流移動(dòng)電源，在2.1A輸出條件下，效率仍然高于88%。

一、系統設計

移動(dòng)電源由充電管理、供電管理、輸入檢測、顯示輸出組成(見(jiàn)下圖)。

二、詳細設計

2.1 PWM控制的充電管理(替代充電管理芯片[TP4056/5056])

根據鋰離子電池的化學(xué)特性，充電過(guò)程可以分為預充電，恒流充電、恒壓充電三個(gè)階段。CSU8RP3119通過(guò)PWM控制的Bulk DC-DC電路，可以對充電過(guò)程的電流和電壓進(jìn)行靈活的控制，滿(mǎn)足不同類(lèi)型不同容量電池對充電電流和電壓的要求，充分保證了充電過(guò)程的安全性和有效性。

2.2 PWM控制供電管理(可實(shí)現同步整流，替代外圍DC-DC芯片)

利用CSU8RP3119自身的高速PWM時(shí)鐘，并巧妙復用充電過(guò)程使用的電感和開(kāi)關(guān)元件，可實(shí)現同步整流的Boost DC-DC，放電效率最高達95%，考慮了移動(dòng)電源系統環(huán)路的寄生電阻之后，綜合放電效率可達93%，即使在放電電流達到2.1A的條件下，效率仍然可以超過(guò)88%。

2.3 用數字校正技術(shù)校準內部1.4V基準源 (省掉外部基準源[TL431或HT7533])

CSU8RP3119內置的1.4V基準電壓本身存在偏差，通過(guò)采用具有專(zhuān)利保護的數字校正技術(shù)，校正后誤差小于1%。

2.4. 移動(dòng)電源電池的安全保障

CSU8RP3119為電池的短路及過(guò)流提供了硬件級保護機制，當移動(dòng)電源外部被短路時(shí)，芯片的電源監測電路會(huì )在電池電壓低于2V后，自動(dòng)關(guān)掉所有的輸出通路，確保電池安全。為了防止電池被過(guò)充電(例如，4.2V的電池，充電電壓超過(guò)4.3V)，CSU8RP3119采用了把電池電壓直接作為Vref，反過(guò)來(lái)測試內部1.4V基準電壓的方式，不需要外置的分壓電阻，從而避免了因外部電路故障造成誤測的可能性。保障了充電過(guò)程的電池安全。除此之外，系統啟動(dòng)前，及充放電過(guò)程中，都將對環(huán)路的反饋機制進(jìn)行檢測，從而保障系統是在閉環(huán)、安全的條件下運行。

有了以上軟硬件多重保護機制，如果PCB上仍然使用了鋰離子電池保護芯片(例如DW01)，則可以保證鋰離子電池保護芯片的保護機制不被觸發(fā)，從而不需要重新激活。

2.5 被充電設備的安全保障

當被充電設備處于大電流充電狀態(tài)(1A或者2.1A)時(shí)，如果充電插口出現接觸不良，有可能會(huì )引發(fā)電壓過(guò)沖，從而傷害被充電設備，特別是軟件級的DC-DC。CSU8RP3119最高指令速度可以達到8M，一個(gè)主循環(huán)的時(shí)間經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，可以控制在200uS以?xún)?，從而有效控制了過(guò)沖電壓。經(jīng)過(guò)測試，1A條件下，過(guò)沖電壓不超過(guò)6.0V，持續時(shí)間不超過(guò)5mS，2A條件下，過(guò)沖電壓不超過(guò)6.3V，持續時(shí)間不超過(guò)5mS，完全滿(mǎn)足手機等被充電設備的安全要求。