智能充電管理集成電路MAX1870簡介及應(yīng)用

MAX1870是Maxim公司推出的升／降壓型智能電池充電管理集成電路，可以在電池電壓高于或低于適配器電壓的情況下。用于對2～4節(jié)鋰離子電池的充電控制。該器件內(nèi)嵌有用戶可編程的8位RISC微控制器內(nèi)核和多通道數(shù)據(jù)獲取單元電路、高速SPI接口電路、以及主／從SMBus接口電路，并可實現(xiàn)對鋰離子電池的電量檢測。

1 MAX1870A概述

MAX1870A芯片具備為Li+、NiMH和NiCd電池充電所需的所有功能。它采用高效H橋拓撲結(jié)構(gòu)的DC-DC轉(zhuǎn)換器來控制充電電壓和電流。與傳統(tǒng)H橋控制器相比，這種專有的控制方案具有更高的效率，能夠使用更小的電感，并可工作在高于和低于電池電壓的輸入電壓下。MAX1870A內(nèi)部集成的模擬控制輸入可以限制AC適配器電流、充電電流和電池電壓。而模擬輸出(IINP)則可提供一個正比于輸入電源電流的輸出電流。

MAX1870A內(nèi)部還集成了一個電壓調(diào)節(jié)環(huán)路(CCV)和兩個電流調(diào)節(jié)環(huán)路(CCI和CCS)。其中CCV是電池電壓調(diào)節(jié)環(huán)路的補償點，CCI和CCS則分別是電池充電電流環(huán)路和供電電流環(huán)路的補償點。MAX1870A可根據(jù)系統(tǒng)負載需求來降低電池充電電流，從而調(diào)節(jié)適配器電流。

2 MAX1870A的引腳功能

圖1所示是MAX1870A的引腳排列圖，各引腳的功能說明如表1所列。



3 MAX1870A的充電設(shè)置

3.1 充電電壓的設(shè)置

MAX1870A能夠精確地調(diào)節(jié)充電電壓。它主要利用VCTL的電壓來調(diào)節(jié)每節(jié)電池的電壓門限。在0～VREFIN范圍內(nèi)設(shè)置VCTL的電壓，也可以在10％的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)單節(jié)電池的充電電壓，或者將VCTL和LDO互連，以實現(xiàn)每節(jié)電池4.2 V的默認設(shè)置。MAX1870智能充電集成電路中的有限范圍調(diào)節(jié)特性，可有效降低充電電壓對外接電阻容差的敏感度。當(dāng)利用±1％的電阻來對基準(zhǔn)電壓進行分壓并形成VCTL的電平時，充電電壓的總精度會優(yōu)于±1％。一般情況下，每節(jié)電池的端電壓與電池的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)有關(guān)(具體可咨詢電池制造商以確定該電壓)，有時候也可以根據(jù)以下公式來計算電池電壓：


其中，NCELLS表示由CELLS選定的電池數(shù)量。VCTL與REFIN上的電壓成比例關(guān)系，因而可在使用電阻分壓器時提高電路精度。按照表1所列的方法連接CELLS，即可對兩節(jié)、三節(jié)或四節(jié)電池進行充電。電池數(shù)量一般可由硬件設(shè)定，也可由軟件控制。設(shè)計時可由內(nèi)部誤差信號放大器(GMV)對電壓進行調(diào)節(jié)。在CCV和GND間串聯(lián)一只10 kΩ電阻和一只0.01μF電容，可以對電池電壓環(huán)路進行補償。

3.2充電電流的設(shè)置

利用ICTL以及CSIP和CSIN之間的電流檢測電阻RS2來設(shè)置最大充電電流。同時可根據(jù)VICTL／VREFIN的比例關(guān)系來設(shè)置電流閥值。一般情況下，可根據(jù)以下公式設(shè)定電池充電電流：

其中，VCSIT表示滿刻度充電電流閥值(典型值為73 mV)。ICTL的輸入范圍是VREFIN／32到VREFIN。若要關(guān)斷MAX1870A，則可將ICTL強制下拉到VREFIN／100以下。設(shè)計時可通過內(nèi)部誤差信號放大器(GMI)來對電流進行調(diào)節(jié)。在CCI與GND之間連接一只0.01μF的電容可以補償充電電流環(huán)路。

3.3輸入電流門限的設(shè)置

由墻上適配器或其它DC電源輸出的總電流是系統(tǒng)供電電流和電池充電電流之和。當(dāng)輸入電流超過預(yù)定點時，MAX1870A會降低充電電流，以限制流出墻上適配器的電流。隨著系統(tǒng)供電電流的增大，可用于充電的電流會下降。在充電電流降到零后，若系統(tǒng)電流繼續(xù)增大，MAX1870A將無法進一步限制墻上適配器的電流。

輸入源電流是MAX1870A的靜態(tài)電流、充電器輸入電流和系統(tǒng)負載電流的總和。與充電電流、負載電流相比，MAX1870A的6mA最大靜態(tài)電流是非常小的。事實上，可根據(jù)以下公式來確定墻上適配器的實際電流：