基于MAX846A的鋰離子電池充電器(圖)

引言
　　便攜式電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展促進(jìn)了電池技術(shù)的更新?lián)Q代，其中鋰離子電池以高能量密度、高內(nèi)阻、高電池電壓、高循環(huán)次數(shù)、低自放電率等特性脫穎而出，迅速地成為市場(chǎng)的主流。

　　雖然鋰離子電池有以上種種優(yōu)點(diǎn)和良好的市場(chǎng)前景，但它對(duì)充電電路的要求比較高，在使用過(guò)程中要避免出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電的現(xiàn)象。鋰離子電池的充電過(guò)程如圖1所示，在一個(gè)充電周期內(nèi)，鋰電池在充電開(kāi)始之前需要檢測(cè)電池的電壓和溫度，判斷是否可充電，如果電池電壓或溫度超出允許范圍，則禁止充電。每節(jié)電池的允許充電電壓為2.5～4.2v，溫度為2.5～50℃。在電池處于深放電的情況下，必須要求充電器具有預(yù)充過(guò)程，使電池滿足快速充電的條件，然后根據(jù)電池廠商推薦的快速充電速度對(duì)電池進(jìn)行恒流充電，電池電壓緩慢上升；一旦電池電壓達(dá)到所設(shè)定的終止電壓(一般為4.1v或4.2v)，恒流充電終止，充電電流快速衰減，充電進(jìn)入滿充過(guò)程；在滿充過(guò)程中，充電電流逐漸衰減，直到滿充時(shí)間超時(shí)，轉(zhuǎn)入頂端截止充電；頂端截止充電時(shí)，充電器以極小的充電電流為電池補(bǔ)充能量；頂端截止充電一段時(shí)間后，關(guān)閉充電。

max846a介紹
　　maxim公司的max846a是一種低成本、多功能的電池充電控制器，采用16腳的qsop封裝，可為鋰電池、鎳氫、鎳鎘電池進(jìn)行充電。max846a的引腳排列見(jiàn)圖2，主要引腳功能如下。

　　dcin：外部直流電源輸入端，3.7～20v。
　　vl：3.3v、20ma、1%線性調(diào)節(jié)器輸出端。
　　cci：電流調(diào)節(jié)環(huán)補(bǔ)償端。
　　ccv：電壓調(diào)節(jié)環(huán)補(bǔ)償端。
　　vset：懸浮電壓參考調(diào)整輸入端。
　　iset：電流設(shè)置輸入及監(jiān)控端。
　　offv：電壓調(diào)節(jié)環(huán)禁止端。
　　cell2：編程充電電源數(shù)目端。
　　batt：電池輸入端。
　　cs+：電流源放大器高壓輸入端。
　　cs-：電流源放大器低壓輸入端。
　　drv：外接三極管基準(zhǔn)/門(mén)控輸出端。

max846a的結(jié)構(gòu)
　　max846a由3.3v高精度、低壓差線性穩(wěn)壓電源，高精度電壓基準(zhǔn)和電壓/電流調(diào)節(jié)器三部分構(gòu)成。
　　線性穩(wěn)壓電源的輸出電壓vl是基準(zhǔn)電壓的2倍，可為外部負(fù)載提供20ma的電流，并具有短路保護(hù)功能，pwrok(power-ok)為微控制器提供復(fù)位信號(hào)并抑制充電電流。
　　高精度電壓基準(zhǔn)源可為鋰離子電池提供精確的浮充電壓，它與一個(gè)精度為2%的20kω電阻相連接，使浮充電壓可通過(guò)一外部電阻設(shè)置。應(yīng)具有1%的精度，因?yàn)樗苯佑绊懜〕潆妷旱木?，而浮充電壓的精度?duì)鋰離子電池的壽命及容量起決定作用。

　　電壓/電流調(diào)節(jié)器由高精度衰減器、電壓環(huán)路、電流環(huán)路、電流檢測(cè)放大器組成。衰減器可通過(guò)引腳設(shè)置使電壓穩(wěn)定為一節(jié)鋰電池電壓或兩節(jié)鋰電池電壓(對(duì)應(yīng)電壓為4.2v或8.4v)。電流檢測(cè)放大器檢測(cè)電池的高端電流，它實(shí)際上是一個(gè)跨導(dǎo)放大器，可將外部限流電阻rcs上的電壓轉(zhuǎn)換成電流，并將此電流作用于外部負(fù)載電阻riset，通過(guò)改變r(jià)cs與riset可以調(diào)節(jié)充電電流，也可通過(guò)改變r(jià)iset的低端電壓或增大/減小iset端的電流進(jìn)行調(diào)整。電壓和電流環(huán)路分別由連接在ccv和cci端的外部電容進(jìn)行補(bǔ)償校正，兩個(gè)環(huán)路的輸出通過(guò)邏輯“或”后，驅(qū)動(dòng)一只漏極開(kāi)路的內(nèi)置n溝道m(xù)os場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的有源負(fù)載，外部p溝道m(xù)os場(chǎng)效應(yīng)管或pnp晶體管調(diào)整元件連同其他元件構(gòu)成完整的回路。

鋰離子電池充電器
　　max846a最典型的應(yīng)用就是作為一個(gè)獨(dú)立的限壓電流源為鋰離子電池充電，因?yàn)槠鋬?nèi)部有一個(gè)精度為0.5%的基準(zhǔn)源，可以保證鋰離子電池充電電壓精度的要求。獨(dú)立的電壓、電流調(diào)節(jié)回路控制外部pnp晶體管(或p溝道m(xù)osfet)，簡(jiǎn)化了充電器的設(shè)計(jì)。

　　圖3所示電路為max846a鋰離子電池充電器，外圍元件及引腳按以下方式設(shè)置。
　　● 設(shè)置電池節(jié)數(shù)：cell2接地為一節(jié)電池充電，cell2接地為兩節(jié)電池充電。
　　● 設(shè)置浮充電壓：若vset懸空，浮充電壓為每節(jié)電池4.2v；在vset與地之間接入一精度為1%的電阻，可調(diào)低浮充電壓。設(shè)所需的浮充電壓為vf，調(diào)整電阻按下式選擇：

　　式中vx=gnd或vl。圖3中，riset=400kω，與內(nèi)部20kω電阻構(gòu)成分壓器，可調(diào)節(jié)范圍為