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锂电池充电和电源管理方案

发布日期:2010-12-30 15:00:00 点击次数:15876

  XT1632/1633是福州新拓电子有限公司最新推出的一款,锂离子/聚合物电池的充电管理IC。XT1632/1633具备高精度的电池电压监测,充电电流监测,电池温度监测功能,包含完整的预充电、恒流充电、恒压充电三段式充电控制,提供快速、可靠的充电控制。

  通过增加简单的外围电路,XT1632/1633可扩展成开关式充电管理,采用125KHz的PWM占空比0~100%,可提供约87%的充电效率。XT1632/1633也可采用外围硬件电路实现恒流/恒压充电控制,而仅实现充电状态切换及状态指示功能。

  XT1632/1633预留多个普通的IO口,用于实现客户订制的显示界面,按键等功能。

特性:
● 125KHz,占空比0~100%可调的PWM输出
● 完整的预充电、恒流充电、恒压充电控制
● 实时电池温度监测
● 充电电流可订制,并可根据放电负载及适配器功率智能调节充电电流
● 可靠的电池识别,充电超时控制等功能保证电池充电安全
● 完善的人机显示界面,并可根据客户的需求订制
● 生产上自动校准元器件参数误差,提供高达0.5%的恒压控制点精度
● 智能充电回路内阻补偿,有效减少15%以上的充电时间
● 量产经验丰富,完备的售后服务支持

应用场合:
1、手机、MP3等后备电源的电池充电管理
2、便携式个人媒体播放器电池充电管理
3、便携式仪表电池充电管理
 
电气参数:
Vcc=3.3V TC=25℃,除非有特殊注明

参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
备注/单位
工作条件
工作电压Vcc
TC=-40~85℃
3.0
3.3
5.5
V
工作电流Idd
TC=-40~85℃
0.1
5.0
10
mA
 工作温度Tc
Vcc=3.3~5.0V
-40
 
85
PWM
  频率 FPWM
Vcc=3.3~5.0V,TC=-40~85℃
115
125
135
KHz
  占空比 DPWM
Vcc=3.3~5.0V,TC=-40~85℃
0
 
100
%
充电控制
  预充电1检测电压
Vcc=3.3V,TC=-40~85℃
0
--
1.33
V
  预充电1电流反馈VISEN(Note1)
Vcc=3.3V,TC=-40~85℃
7
10
13
mV
  预充电2检测电压
Vcc=3.3V,TC=-40~85℃
1.33
--
2.2
V
  预充电2电流反馈VISEN
Vcc=3.3V,TC=-40~85℃
12
15
18
mV
  恒流充电检测电压
Vcc=3.3V,TC=-40~85℃
2.2
 
2.8
V
  恒流充电电流反馈VISEN
Vcc=3.3V,TC=-40~85℃
47
50
53
mV
  恒压充电设置电压VBAT
Vcc=3.3V,TC=-40~85℃,ISEN=20mV
 
2.800
 
V
温度监测
  电池低温检测电压TMIN
 
 
0.847
 
VCC
  电池高温检测电压TMAX
 
 
0.189
 
VCC
停充判断
  停充电流检测点VITER
 
7
10
13
mV
  预充电超时TS1
 
25
30
35
min
  充电超时TS2
 
 
8
 
Hour
状态指示
  充电
RLED = 1,GLED = 0
  电池异常
RLED = BLINK(2Hz),GLED = 0
  电池过温
RLED = BLINK(1Hz),GLED = 0
  充电饱和
RLED = 0,GLED = 1
GPIO特性
  输入低电平
Vcc=3.3~5.0V,TC=-40~85℃
0
 
0.3Vcc
V
  输入高电平
Vcc=3.3~5.0V,TC=-40~85℃
0.7Vcc
 
Vcc
V
  输出低电平
Vcc=3.3~5.0V,TC=-40~85℃,Io=-2mA
0
 
0.4
V
  输出高电平
Vcc=3.3~5.0V,TC=-40~85℃,Io=2mA
 
 
 
 

Note:
1、VISEN为电流采样电阻RSEN两端的压降

XT1632/1633芯片内部框图:

Note框图仅代表逻辑关系,非芯片内部实际连接关系

充电描述:

锂离子/聚合物电池通常采用小电流预充电、大电流恒流充电、恒压充电3段式充电控制,以保证电池充电安全,缩短充电时间,提高充电饱和度。与镍镉电池不同,锂电池没有记性效应,在充电前,可不用对电池进行放电。

       锂电池放电结束后,电池电压较低,为避免此时大电流充电对电流产生损伤,通常采用小电流进行预充电,当电池电压恢复至正常电压时,采用大电流恒流充电可减少充电时间,提高充电速率。当电池电压达到4.2v时,转为恒压充电,避免电池过充电,并提高充电饱和度。

       在锂电池放电过程中,应注意监测放电电压、放电电流及电池温度。根据不同的应用场合及电芯容量,在电池放电至2.1~3.0v时,应及时关闭放电通道,避免电池因过放电损坏。同样的,锂电池的放电电流应参考电芯的规格书,切忌让锂电池过电流放电,或处于过高的温度状态下工作。以免造成电池损坏,甚至是起火,爆炸。

扩展功能:

       XT1632/1633不仅可提供完整的充电控制功能,还可根据客户系统的需求,增加:放电管理、电量显示、按键扩展、红外遥控等功能。

XT1632在座充上的应用:

       在锂电池座充产品上,诸如数码相机座充,此种产品上,充电控制单元与主系统分离,通常不进行放电控制,只进行电池的充电管理及介面显示。

XT1632应用于便携式个人影音播放器:

  在诸如大多数MP4等个人媒体播放器中,锂电池充电控制电路通常与放电负载做在一个系统内。充电器不仅完成对锂电池的充电管理,同时也实现适配器/电池为放电负载的供电切换。在适配器供电条件下,由电源适配器为放电负载提供电源,并同时对电池进行充电,为减少对电源适配器的功率需求,可智能调节充电电流;在无适配器供电下,由电池为放电负载提供电源。

XT1633应用于便携式仪表:

 
  
在一些便携式产品中,诸如便携式仪表,便携式PDVD机,系统要求可通过按键或者红外遥控等方式进行系统的开关机功能,同时,在电池供电状态下,若电池电量较低时,提供相应的接口信号给主系统,以使主系统及时进行数据备份;在电池耗尽时,及时关闭主系统电源以免主系统工作异常。另外,主机长时间闲置待机时,也可主动关闭电源回路以减少电源消耗。XT1633可为此提供完整的解决方案。

XT1632/1633充电流程图:

 

封装尺寸:TSSOP-20封装尺寸:

    机械尺寸

符号

mm

inches

最小值

典型值

最大值

最小值

典型值

最大值

A

   

1.200

   

0.0472

A1

0.050

 

0.150

0.0020

 

0.0059

A2

0.800

1.000

1.050

0.0315

0.0394

0.0413

b

0.190

 

0.300

0.0075

 

0.0118

c

0.090

 

0.200

0.0035

 

0.0079

D

6.400

6.500

6.600

0.2520

0.2559

0.2598

E

6.200

6.400

6.600

0.2441

0.2520

0.2598

E1

4.300

4.400

4.500

0.1693

0.1732

0.1772

e

 

0.650

   

0.0256

 

L

0.450

0.600

0.750

0.0177

0.0236

0.0295

L1

 

1.000

   

0.0394

 

K

0.0°

 

8.0°

0.0°

 

8.0°

aaa

   

0.100

   

0.0039

附录一:两节锂电池座充原理图:

特点:
 1、结构简单,提供对锂电池的充电功能

附录二:两节锂电池充电器(带边充边放功能)原理图:

特点:
1、 在连接电源适配器时,允许一边对锂电池进行充电,一边为负载提供电源。
2、 电源适配器断开时,自动切换由电池为负载提供电源。

附录三:两串锂电池充电器(带放电管理功能)原理图:

特点:
1、 连接电源适配器时,允许一边对锂电池充电,一边对负载放电。
2、 电源适配器断开时,自动切换由电池为负载提供电源。
3、 电池放电至低电量时,可自动关闭放电通道,避免由于电压过低导致负载工作异常。
4、 可扩展简单的电量指示功能,方便用户查询电池使用情况。

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