單節(jié)聚合物鋰電池充電器設(shè)計(jì)方法思路

單節(jié)鋰聚合物電池正在變成便攜式和超便攜式應(yīng)用的主要選擇。針對(duì)這一終端市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)的AAT3681A是一個(gè)高性能的電池充電器，設(shè)計(jì)用于從一個(gè)外部電源以高達(dá)300mA的電流對(duì)單節(jié)鋰離子/聚合物電池進(jìn)行充電。這一充電電流可使用一個(gè)外部電阻在15mA到300mA的很寬范圍內(nèi)進(jìn)行定制。這就允許適配器/USB口在不同的應(yīng)用中執(zhí)行快速充電。它是一個(gè)獨(dú)立的充電解決方案，只需要一個(gè)外部元件就可以實(shí)現(xiàn)全部功能。這一器件可精確地為4.2V鋰離子/聚合物電池組調(diào)節(jié)電池充電電壓和電流。

該器件的額定工作溫度范圍為-40℃到+85℃。在某一給定的恒流充電水平下，當(dāng)工作環(huán)境溫度超出了該器件封裝的功耗能力時(shí)，其充電控制將進(jìn)入熱限制狀態(tài)。

該器件提供一個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)輸出引腳，它可直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)外部LED來(lái)指示電池充電狀態(tài)。

器件結(jié)溫和充電狀態(tài)被充分監(jiān)測(cè)，以防錯(cuò)誤狀況發(fā)生。

AAT3681A實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的保護(hù)系統(tǒng)。在過(guò)壓或過(guò)溫錯(cuò)誤狀態(tài)發(fā)生時(shí)，該器件將自動(dòng)關(guān)斷，以保護(hù)充電設(shè)備、控制系統(tǒng)和充電狀態(tài)下的電池。

充電操作

AAT3681A具有針對(duì)整個(gè)電池充電周期的四種基本充電模式：預(yù)充/涓流充電、恒流/快速充電、恒壓充電和充電終結(jié)。

電池預(yù)充

在充電開(kāi)始前，為了確保一個(gè)安全的充電環(huán)境，AAT3681A會(huì)檢查幾個(gè)條件。輸入電源必須超過(guò)最小工作電壓或欠壓鎖定閾值，才能啟動(dòng)充電順序。當(dāng)這些條件都已得到滿足且電池連接到BAT引腳，AAT3681A就檢查電池的狀態(tài)。如果電池電壓低于預(yù)充電壓闌值，充電控制電路就開(kāi)始對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充。電池預(yù)充涓流充電電流是快速充電恒流的十分之一。

例如，如果可編程快速充電電流是300mA，那么預(yù)充電流就是30mA。電池單元預(yù)充是針對(duì)深度放電電池單元的一種安全預(yù)防措施，它也有助于限制導(dǎo)通晶體管上的功耗，因?yàn)榇藭r(shí)該器件上的電壓差是最大的。恒流充電電池單元預(yù)充一直持續(xù)到BAT引腳上的電壓超出預(yù)充電壓閾值。到達(dá)此點(diǎn)后，該器件開(kāi)始恒流充電階段。恒流充電幅值由用戶通過(guò)設(shè)置電阻進(jìn)行編程。AAT3681A一直保持恒流充電模式，一直到電池到達(dá)電壓調(diào)節(jié)點(diǎn)。

恒壓充電

在恒流快速充電階段，當(dāng)電池電壓到達(dá)輸出充電調(diào)節(jié)值時(shí)，系統(tǒng)就進(jìn)入恒壓充電模式。

調(diào)節(jié)電壓水平在出廠時(shí)設(shè)置為4.2V（?.5%）。恒壓模式下的充電電流掉下來(lái)，因?yàn)槌潆娭械碾姵貑卧斓竭_(dá)其最大容量。充電周期終結(jié)和再充電順序

在恒壓模式下，當(dāng)充電電流掉到快速充電電流的10%時(shí)，該器件就終止充電，并進(jìn)入睡眠狀態(tài)。充電器將保持睡眠狀態(tài)，直到電池電壓降到電池再充電壓閾值以下。

由于在睡眠狀態(tài)下消耗非常低的電流，因此AAT3681A在不充電時(shí)可將電池泄露降到最低。這一特性對(duì)這樣一些應(yīng)用來(lái)說(shuō)特別有用，其輸入電源水平可能低于充電電池水平或欠壓鎖定水平。在這些情況下，當(dāng)AAT3681A輸入電壓下降時(shí)，該器件將進(jìn)入睡眠狀態(tài)，一旦輸入電源從錯(cuò)誤狀態(tài)下恢復(fù)過(guò)來(lái)，它再自動(dòng)恢復(fù)充電。

散熱考慮

AAT3681A采用sC70JW-8封裝，它能夠散發(fā)高達(dá)687mW的功率，當(dāng)它被正確地安裝在PCB板上時(shí)，并具有最大160℃/W的熱阻。在設(shè)計(jì)PCB和安排該充電器IC與某一特定應(yīng)用設(shè)計(jì)中的其它散熱器件的位置時(shí)，有許多因素應(yīng)當(dāng)加以考慮。

保護(hù)電路；過(guò)壓保護(hù)

一個(gè)過(guò)壓事件的定義為：BAT引腳上的電壓超過(guò)最大電池充電電壓，并被設(shè)定在過(guò)壓保護(hù)閾值。如果一個(gè)過(guò)壓事件發(fā)生，AAT3681A充電控制電路將關(guān)斷該器件，直到BAT引腳上的電壓掉到OVP電壓水平以下。AAT3681A在過(guò)壓狀態(tài)消除后，再恢復(fù)正常的充電操作。

保護(hù)電路；過(guò)熱關(guān)斷

AAT3681A有一個(gè)熱保護(hù)控制電路，一旦內(nèi)部裸片溫度超過(guò)預(yù)置的熱限制闌值，它就關(guān)斷充電功能。一旦內(nèi)部裸片溫度掉到熱限制以下，就自動(dòng)恢復(fù)到以前的正常充電狀態(tài)。

充電電流的可編程性

用戶可借助一個(gè)放在ISET引腳與地之間的設(shè)置電阻編程設(shè)定恒流充電水平?？焖俪潆娋群皖A(yù)充涓流充電電流，由使用的設(shè)置電阻的容差決定。因此，推薦采用1%容差的金屬薄膜電阻?？焖俪潆姾懔麟娏鞣秶鷱?5mA到300mA。