一款基于BQ24610的智能鋰電池充電方案

3.1 適配器或電池供電的設計

主要通過(guò)兩個(gè)P溝道的MOSFET實(shí)現。BQ24610能夠自動(dòng)控制實(shí)現適配器或者電池給負載供電，當系統啟動(dòng)或者進(jìn)入睡眠模式時(shí)，電池默認與系統連接，當退出休眠模式30ms,電池自動(dòng)與系統斷開(kāi)，適配器與系統連接。每次進(jìn)入快速充電，當確定沒(méi)有過(guò)充、輸出電容和電源轉換器沒(méi)有過(guò)壓現象時(shí)，系統自動(dòng)軟啟動(dòng)充電電流管理。當CE引腳的狀態(tài)指示燈亮表明系統進(jìn)入充電使能狀態(tài)。

3.2 鋰電池的電量檢測與充電指示設計

通過(guò)分壓法采集電池電量AD信號，通過(guò)I/O口傳輸給單片機，單片機對信號進(jìn)行處理做出反應。電池充電狀態(tài)的顯示是通過(guò)兩個(gè)LED燈(STAT1、STAT2)，實(shí)現充電與充電完成狀態(tài)顯示。當SRN與SRP之間的電壓低于5mv時(shí)，芯片自動(dòng)控制進(jìn)入周期循環(huán)充電潛流保護，這能夠阻止引起提振效應的負面感應電流。提振效應能夠隨著(zhù)電池到輸入電容的輸入電壓增大，導致VCC引腳過(guò)壓，引起系統損壞。輸入過(guò)壓和低壓保護，能夠有效的預防過(guò)壓或低壓對系統造成的損壞。電池的過(guò)壓保護，充電電流過(guò)流保護，熱關(guān)機保護等一系列的保護措施能夠大大提高系統的安全性。

3.3 系統電壓低于12V時(shí)系統自動(dòng)關(guān)機的設計

通過(guò)一個(gè)含有最大限制電壓是30V的P溝道MOSFET和一個(gè)分流基準源實(shí)現，在此部分電路中電阻R43,R44需要滿(mǎn)足12*R44/(R43+R44)=2.5,經(jīng)計算取R43=38K,R44=10K3.4 系統按鍵開(kāi)關(guān)的設計

含有按鍵開(kāi)關(guān)的S1部分能夠實(shí)現該功能，主要原理如下：按鈕按下前，VT2的GS電壓(即C1電壓)為零，VT2截止，V1的GS電壓為零，V1截止無(wú)輸出;當按下S1,C1充電，VT GS電壓上升至約3V時(shí)VT2導通，并迅速飽和，V1 GS電壓小于-4V,V1飽和導通，VOUT有輸出，發(fā)光管亮，C1通過(guò)R6、R12繼續充電，V1、VT2狀態(tài)被鎖定;當再次按下按鈕時(shí)，由于VT2處于飽和導通狀態(tài)，漏極電壓約為0VC1通過(guò)R3放電，方至約3V時(shí)，VT2截止，V1柵源電壓大于-4V,V1截止，VOUT無(wú)輸出，發(fā)光管滅，C1通過(guò)R6、R12及外電路繼續放電，V1、VT2維持截止狀。

3.5 電流電壓參數的設計

3.5.1 預充電電流設計

電池的預充電電流IPRECHARGE由引腳ISET2的電壓確定，大小為充電電流的1/6.

根據公式(1)電池預充電電流為0.6A.

3.5.2 適配器電流設計

與電池的電流大小類(lèi)似，通過(guò)ACSET引腳的輸入來(lái)設置適配器的電流，適配器電流大小是由連接ACP引腳與ACN引腳的電阻RAC決定。

VACSE,是ACSET引腳的輸入電壓，范圍在(0-2)V之間。VISET1=2V,RSR=30mΩ，根據公式(2)，充電電流設定為3.1A.

3.5.3 充電電壓設計

電池充電調整電壓VBAT通過(guò)電池和地之間的電阻進(jìn)行設定，從中間部分與VFB引腳相連。

R2在VFB和電池之間，R1在電池和地之間。

取R1=4K,R2=28K,根據公式(3)，該系統中充電電壓設定為16.8V.

3.5.4 充電電流的設計

通過(guò)ISET1引腳的輸入來(lái)設置最大的快速充電電流，電池的充電電流由SRP、SRN之間的電阻RSR決定。

VISET1,是ISET1引腳的輸入電壓，范圍在(0-2)V之間。VACSETT=2V,RAC=25mΩ，根據公式(4)，適配器電流設定為3.9A.

4.結論

通過(guò)試驗結果分析，充電電壓在16.5V左右浮動(dòng)，準確度超過(guò)95%,充電電流在3.1A左右浮動(dòng)，準確度超過(guò)99%.系統的輸入過(guò)壓過(guò)流保護、電池的過(guò)壓、過(guò)流保護，高溫保護準確度達到了99%.經(jīng)過(guò)多次試驗該電路能其要求的功能。

本文系統地分析了鋰離子電池充電控制集成電路芯片應用中常用到的技術(shù)問(wèn)題，并給出了在便攜式制氧機中的典型應用實(shí)例。根據系統對電池的應用需求，通過(guò)合理設置BQ24610的外部元件參數，就可構成一個(gè)功能完備的鋰離子電池充電器。該設計能夠很好的實(shí)現系統鋰離子電池充電器的功能，可作為有關(guān)設計人員對電池充電器進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的參考。該類(lèi)集成芯片系列較多，但在使用方法上存在許多類(lèi)似之處，這使得本文的分析討論在實(shí)際應用中具有重要的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值，為電池充電電路設計者提供了有用的參考，同時(shí)也可為其他電子元件的應用提供參考。