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(shè)計(jì)

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

3.2 鋰電池的電量檢測(cè)與充電指示設(shè)計(jì)

通過(guò)分壓法采集電池電量AD信號(hào)，通過(guò)I/O口傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理做出反應(yīng)。電池充電狀態(tài)的顯示是通過(guò)兩個(gè)LED燈(STAT1、STAT2)，實(shí)現(xiàn)充電與充電完成狀態(tài)顯示。當(dāng)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(hù)，這能夠阻止引起提振效應(yīng)的負(fù)面感應(yīng)電流。提振效應(yīng)能夠隨著電池到輸入電容的輸入電壓增大，導(dǎo)致VCC引腳過(guò)壓，引起系統(tǒng)損壞。輸入過(guò)壓和低壓保護(hù)，能夠有效的預(yù)防過(guò)壓或低壓對(duì)系統(tǒng)造成的損壞。電池的過(guò)壓保護(hù)，充電電流過(guò)流保護(hù)，熱關(guān)機(jī)保護(hù)等一系列的保護(hù)措施能夠大大提高系統(tǒng)的安全性。

3.3 系統(tǒng)電壓低于12V時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)的設(shè)計(jì)

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(zhǔn)源實(shí)現(xiàn)，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(jì)算取R43=38K,R44=10K3.4 系統(tǒng)按鍵開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)

含有按鍵開(kāi)關(guān)的S1部分能夠?qū)崿F(xiàn)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(dāng)按下S1,C1充電，VT GS電壓上升至約3V時(shí)VT2導(dǎo)通，并迅速飽和，V1 GS電壓小于-4V,V1飽和導(dǎo)通，VOUT有輸出，發(fā)光管亮，C1通過(guò)R6、R12繼續(xù)充電，V1、VT2狀態(tài)被鎖定;當(dāng)再次按下按鈕時(shí)，由于VT2處于飽和導(dǎo)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(xù)放電，V1、VT2維持截止?fàn)睢?/p>

3.5 電流電壓參數(shù)的設(shè)計(jì)

3.5.1 預(yù)充電電流設(shè)計(jì)

電池的預(yù)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(jù)公式(1)電池預(yù)充電電流為0.6A.

3.5.2 適配器電流設(shè)計(jì)

與電池的電流大小類(lèi)似，通過(guò)ACSET引腳的輸入來(lái)設(shè)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(jù)公式(2)，充電電流設(shè)定為3.1A.

3.5.3 充電電壓設(shè)計(jì)

電池充電調(diào)整電壓VBAT通過(guò)電池和地之間的電阻進(jìn)行設(shè)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(jù)公式(3)，該系統(tǒng)中充電電壓設(shè)定為16.8V.

3.5.4 充電電流的設(shè)計(jì)

通過(guò)ISET1引腳的輸入來(lái)設(shè)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(jù)公式(4)，適配器電流設(shè)定為3.9A.

4.結(jié)論

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

本文系統(tǒng)地分析了鋰離子電池充電控制集成電路芯片應(yīng)用中常用到的技術(shù)問(wèn)題，并給出了在便攜式制氧機(jī)中的典型應(yīng)用實(shí)例。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)電池的應(yīng)用需求，通過(guò)合理設(shè)置BQ24610的外部元件參數(shù)，就可構(gòu)成一個(gè)功能完備的鋰離子電池充電器。該設(shè)計(jì)能夠很好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)鋰離子電池充電器的功能，可作為有關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)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(yīng)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(shè)計(jì)者提供了有用的參考，同時(shí)也可為其他電子元件的應(yīng)用提供參考。