精品文檔-下載后可編輯一種MCP73871鋰電池充電管理控制的實(shí)現(xiàn)-技術(shù)方案

MCP73871系列是Microchip公司生產(chǎn)的先進(jìn)鋰電池充電管理芯片，MCP73871系列芯片適合單節(jié)（4.1V或4.2V）或雙節(jié)（8.2V或8.4V）鋰離子（Li-Ion）和鋰聚合物（Li-Pol）電池的充電需要，同時(shí)根據(jù)不同的應(yīng)用提供了MSOP、TSSOP和SOIC的可選封裝形式，利用該芯片設(shè)計(jì)的充電器外圍電路及其簡(jiǎn)單，非常適合便攜式電子產(chǎn)品的緊湊設(shè)計(jì)需要。MCP73871可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償鋰電池組的內(nèi)阻以減少充電時(shí)間，帶有可選的電池溫度監(jiān)測(cè)，利用電池組溫度傳感器連續(xù)檢測(cè)電池溫度，當(dāng)電池溫度超出設(shè)定范圍時(shí)MCP73871關(guān)閉對(duì)電池充電。內(nèi)部集成的恒壓恒流器帶有高/低邊電流感測(cè)和可編程充電電流，充電狀態(tài)識(shí)別可由輸出的LED指示燈或與主控器接口實(shí)現(xiàn)，具有自動(dòng)重新充電、電流終止充電、低功耗睡眠等特性。本文介紹了MCP73871的主要特性，功能框圖，典型應(yīng)用以及MCP73871評(píng)估板特性，電路圖以及所用材料清單（BOM）。

MCP73871:具有系統(tǒng)負(fù)載均衡功能的分立式鋰離子/鋰聚合物電池充電管理控制器

MCP73871充電管理控制器可使電子設(shè)備通過(guò)交流-直流適配器或USB端口同步供電及充電，從而簡(jiǎn)化了目前便攜式電子設(shè)備的充電和供電問(wèn)題。這種新型充電器的電壓調(diào)節(jié)度高達(dá)0.5%,電池可進(jìn)行限度的充電，有助延長(zhǎng)電池壽命。此外，由于備有集成傳輸晶體管，該充電器無(wú)需再配備FET,只需配上幾個(gè)小型的無(wú)源元件即可。因此，設(shè)計(jì)更加小巧、簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)。這種小巧緊湊的單芯片充電器以滿足當(dāng)今便攜式消費(fèi)類電子設(shè)備的需求。這些設(shè)備大多提供傳統(tǒng)的壁插式充電、USB端口充電及連接功能，而MCP73871充電器正好切合這些需求。從簡(jiǎn)單的USB電池充電到復(fù)雜的電源路徑解決方案，Microchip現(xiàn)可提供一應(yīng)俱全的電池充電器產(chǎn)品。這款具備智能充電管理功能的鋰離子/鋰聚合物充電器可通過(guò)交流-直流適配器或USB端口同步進(jìn)行設(shè)備充電及供電。新的單芯片充電器配備集成傳輸晶體管，以及多種電池和終端電壓選擇，非常適用于既復(fù)雜且空間受限的便攜式應(yīng)用。

有以下4種可供選擇的固定恒壓選項(xiàng)：4.10V、4.20V、4.35V或4.40V以滿足新興的電池充電要求。在大功率或高環(huán)境溫度條件下，MCP73871器件還會(huì)根據(jù)管芯溫度來(lái)限制充電電流。這種根據(jù)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能縮短了充電時(shí)間，同時(shí)也保證了器件的可靠性。

MCP73871器件帶有電池電量低指示、電源電壓正常指示和兩個(gè)充電狀態(tài)指示，其輸出可與LED連接或是與主控單片機(jī)通信。MCP73871器件在環(huán)境溫度在-40°C至+85°C的范圍內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)完全正常。

MCP73871特性

集成系統(tǒng)負(fù)載均衡和電池充電管理功能

為系統(tǒng)供電和給鋰離子電池充電同時(shí)進(jìn)行

電壓與電流比例控制（VoltageProportionalCurrentControl,VPCC）確保系統(tǒng)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)高于鋰離子電池充電電流

通過(guò)理想二極管的通斷實(shí)現(xiàn)低損耗的電源通路管理

完整的線性充電管理控制器

集成了傳輸晶體管

集成了電流檢測(cè)

集成了反向放電保護(hù)

可選的輸入電源：USB端口或AC-DC墻式適配器

預(yù)設(shè)的高精度充電電壓：

4.10V、4.20V、4.35V或4.40V

±0.5%穩(wěn)壓容差

可進(jìn)行熱調(diào)節(jié)的恒流/恒壓（ConstantCurrent/ConstantVoltage,CC/CV）操作

總輸入電流的值控制在1.8A

可編程快速充電電流（采用電阻控制）范圍：50mA至1A

電阻可編程充電終止設(shè)定點(diǎn)

可選的USB輸入電流控制

值：100mA（低）/500mA（高）

自動(dòng)再充電

自動(dòng)充電結(jié)束控制

帶使能/禁止控制的安全定時(shí)器

給深度耗盡的電池進(jìn)行0.1C預(yù)充電

電池溫度監(jiān)視器

欠壓鎖定（UndervoltageLockout,UVLO）

電池電量低指示（LBO）

電源電壓正常指示（PG）

充電狀態(tài)和故障條件指示

溫度范圍：-40°C至85°C

封裝：20引腳QFN（4mm×4mm）

MCP73871應(yīng)用：

GPS/導(dǎo)航儀

PDA和智能電話

便攜式媒體播放器和MP3播放器

數(shù)碼相機(jī)

藍(lán)牙耳機(jī)

便攜式醫(yī)療設(shè)備

座式充電器/擴(kuò)展底座

玩具

圖1.MCP73871功能框圖

MCP73871評(píng)估板

在便攜式電子設(shè)計(jì)中，空間和復(fù)雜度是要考慮的兩個(gè)關(guān)鍵因素。高度集成的MCP73871器件包含了開發(fā)新型鋰離子/鋰聚合物電池供電產(chǎn)品所需的眾多元件，跨越了設(shè)計(jì)屏障，滿足了便攜式電子設(shè)計(jì)的要求。

MCP73871器件僅需要極少的外部元件就能分別向系統(tǒng)負(fù)載供電以及給單節(jié)鋰離子電池充電。當(dāng)未施加輸入電源或其電量不夠時(shí)，鋰離子電池就會(huì)變?yōu)橹麟娫椿虺洚?dāng)輔助電源來(lái)提供所需的系統(tǒng)負(fù)載電流。開發(fā)MCP73871評(píng)估板的目的是幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員采用頗受歡迎的Microchip帶系統(tǒng)負(fù)載均衡功能的分立式鋰離子電池充電管理控制器來(lái)簡(jiǎn)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間。

MCP73871評(píng)估板演示了Microchip的MCP73871"帶系統(tǒng)負(fù)載均衡功能的分立式線性鋰離子/鋰聚合物電池充電管理控制器"的功能。

MCP73871評(píng)估板被設(shè)計(jì)為向系統(tǒng)負(fù)載和預(yù)設(shè)充電電壓為4.2V（MCP73871還有4.1V、4.35V和4.4V穩(wěn)壓選項(xiàng)）的單節(jié)鋰離子電池提供至少為1.5A的總電流。

MCP73871評(píng)估板具有兩個(gè)撥動(dòng)開關(guān)（dipswitch）用來(lái)選擇輸入電流的極限值。個(gè)撥動(dòng)開關(guān)（SW2）用于在Ac-Dc適配器和USB端口（AC/USB）之間選擇輸入電源。第二個(gè)撥動(dòng)開關(guān)（SW1）用于在500mA高電流USB端口或100mA低電流USB端口（高/低）之間進(jìn)行選擇。當(dāng)用SW2選擇了USB作為電源時(shí)，輸入電流的極限值由USB規(guī)范規(guī)定。

當(dāng)用SW2選擇交流適配器時(shí)，快速充電電流的值由電阻（RPROG1）設(shè)定為1A,充電終止電流由電阻（RPROG3）設(shè)定為100mA.

MCP73871評(píng)估板提供了三個(gè)狀態(tài)LED,兩個(gè)作為充電狀態(tài)輸出，一個(gè)作為電源電壓正常指示燈。

MCP73871評(píng)估板套件包含：

MCP73871評(píng)估板，102-00183

模擬和接口產(chǎn)品演示板光盤（DS21912）

MCP73871EvaluationBoardUsersGuide（DS51755）

MCP73871數(shù)據(jù)手冊(cè)"Stand-AloneLinearLi-Ion/Li-PolyBatteryChargeand

SystemLoadSharingManagementController"（DS22090）

MCP73871評(píng)估板演示了采用Microchip的分立式線性鋰離子電池充電器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電源通路和負(fù)載均衡管理控制的解決方案。當(dāng)斷開輸入電源時(shí)，鋰離子電池也能給系統(tǒng)負(fù)載供電。MCP73871提供的大量器件選項(xiàng)，使其可在各種應(yīng)用中使用。欲了解更多的器件選項(xiàng)，請(qǐng)參見(jiàn)MCP73871數(shù)據(jù)手冊(cè)（DS22090A_CN）和/或聯(lián)系當(dāng)?shù)氐腗icrochip技術(shù)支持。

可作為參考設(shè)計(jì)的典型應(yīng)用有智能電話、PDA、便攜式媒體播放器、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)、手持式醫(yī)療設(shè)備、藍(lán)牙耳機(jī)、超移動(dòng)PC和便攜式發(fā)報(bào)機(jī)。

MCP73871評(píng)估板具有以下功能：

集成了系統(tǒng)負(fù)載均衡功能

可用撥動(dòng)開關(guān)控制輸入電流的極限值，對(duì)于Ac-Dc適配器，典型值為1650mA,對(duì)于USB高電流輸入，值為500mA,對(duì)于USB低電流輸入，值為100mA

三個(gè)LED用于指示充電狀態(tài)、電池電量低和電源電壓正常信號(hào)

預(yù)設(shè)的鋰離子電池充電電壓：4.2V±0.5%

默認(rèn)情況下溫度監(jiān)視被禁止，但可被使能為采用NTC熱敏電阻實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)視

廠家預(yù)設(shè)的為深度耗盡的電池進(jìn)行0.1C的預(yù)充電

廠家預(yù)設(shè)的帶定時(shí)器使能功能的超時(shí)周期為6小時(shí)的安全定時(shí)器

恒流/恒壓（CC/CV）充電算法

由電阻設(shè)定的充電電流：1A