带动态电源管理(DPM)的笔记本PC电池充电控制器/选择器

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引言

bq24700是一种带有DPM的电池充电控制器与选择器IC。这种高度集成的器件适合对锂离子电池充电,尤其适合于在笔记本电脑等便携式电子产品中应用。

bq24700利用固定频率电压型PWM控制器,精确控制电池充电电流和电压。其选择器支持电池适应性调节和电池记忆周期(learncycle)。IC的DPM功能,可使电池充电时间减至最短。对于枯竭或积滞电池,bq24700还具有报警功能。

2主要特点及推荐工作条件

21主要特点

下面介绍bq24700的主要特点:

1)采用24脚TSSOP型封装,引脚排列如图1所示(引脚功能结合应用电路介绍)。

2)DPM可使电池充电时间最短。当选择AC墙上适配器作为系统电源时,电池充电电流(IBAT)等于适配器提供的电流(IADPT)与系统电流(ISYS)之差值,(即IBAT=IADPT-ISYS)。如果系统消耗的电流加电池充电电流超过适配器限制电流,IC的DPM功能将会减小电池充电电流。当系统电流减小时,一个附加电流将流向电池,使电池充电电流增加,从而减少充电时间。

3)充电电流控制精度达±2%,充电电压控制精度为±5%,适合对锂离子电池(串联)组充电。

4)充电电流和充电电压限制可编程。

5)集成选择器支持系统电源、电池或墙上适配器的手控选择。选择器通过脚3(ACSEL)的选择功能,支持电池调整和电池记忆功能。ACSEL功能在逻辑高电平输入时自动选择AC电源(AC适配器);在逻辑低电平输入时则选择电池作为电源。

6)对于枯竭电池能提供报警功能。

7)300kHz的集成PWM控制器在适配器电压高于电池电压时,在降压变换器应用中操作是理想的。当适配器电压降低到电池电压以下时,可用于组成单端初级电感变换器(SEPIC)工作。

8)睡眠模式下,电流仅约为15μAμA偏置电流源的脚10(COMP)相连。脚10上的电压是PWM比较器的控制电压,通过与内部300kHz振荡器的锯齿波比较,为PWM驱动提供占空因数。脚10与地之间连接的阻容元件,组成补偿网络。Ω和100kΩ的电阻器,用来设定耗尽电池电平。当脚4上的电压低于12V时,意味着电池枯竭,并通过脚19(ALARM)报警。只要电池耗尽条件存在,脚19就一直输出高电平,发送报警信号。同时,bq24700自动切换到适配器电源。
 

22推荐工作条件

1)电源电压(Vcc):

——模拟与PWM工作电为7V~30V;

——选择器工作电压为4.5V~30V;

2)脚ACN负AC电流感测电压为7V~30V;

3)脚ACP正AC电流感测电压为7V~30.2V;

4)脚SRN负电池电流感测电压为5V~18V;

5)脚SRP正电池电流感测电压为5V~182V;

6)工作环境温度(TA)为-40℃~85℃。

3典型应用电路

31笔记本电脑充电管理电路

采用bq24700设计的笔记本电脑的电池充电电路如图2所示。该电路是一个降压变换器拓扑结构,适用于电池电压低于适配器电压(VADPT)的情况。

在图2所示的应用电路中,系统以墙上适配器作为电源,bq24700的电源电压来自脚22(VCC)。IC的脚21为PWM输出控制,可驱动降压变换器高端的一只P沟道MOSFET(Q1)。PWM控制器以电池浮置电压(VBAT)、电池充电电流(ICH)和适配器充电电流(IAPDT)3个参数为基础,对电池充电电流进行闭环控制。适配器电流通过电阻器R5感测,并经脚11(ACN)和脚12(ACP)差分输入到IC内部的电流误差放大器。电池充电电流通过电阻器R6,并通过脚16(SRP)和脚15(SRN)输入到IC内部的差分放大器。电池浮置电压经R7和R9组成的电阻分压器检测,通过脚13(BATP)输入到IC内部的电压误差放大器。上述3个开路集电极跨导(gm)放大器都在IC内部与100

bq24700的脚1(ACDET)通过外部电阻分压器检测适配器电源的存在。当该脚上的电压低于1.2V时,IC进入睡眠状态,PWM控制器关闭,使脚23(BATDRY)输出低电平,脚24(ACDRV)输出高电平。系统电压经R14和R15组成的电阻分压器检测后输入到脚18(VS),脚18上的电压可表征系统电压。如果脚18上的电压比脚13上的电压高得多,由脚23(BATDRV)驱动的P沟道MOSFETQ3则截止,从而使电池在过电压条件下得到保护。脚20(VHSP)上的电容器,C4可为MOSFET提供稳定的电压。当VCC≥15V时,VHSP为VCC的1/2;当VCC<15V时,VHSP为零;当VCC>20V时,为防止启动期间使MOSFET过冲击,脚20和VCC之间应串接一只18V的齐纳二极管。

脚9(BATSET)用来设定电池浮置电压。该脚为高阻抗输入,既可通过键盘控制器DAC驱动,也可以在脚7接一电阻,分压后输入到该脚。在通常情况下,要求VBATSET>10V。脚4(BATSEP)上连接400k

除出现电池枯竭情况外,当选择器输入与输出不匹配时,bq24700也会报警。

  当脚8(ENABLE)为“1”时,PWM控制器工作,开始充电;当脚8(ENABLE)为“0”时,停止充电。脚6(ACSET)为适配器电流输入门限,该输入门限在DPM启动时设定系统电流电平。

  在图2所示的充电电路中,充电电流IBAT为:在VSRSET可编程(最大值是25V)。

  适配器电流IADPT为:VACSET同样也可以编程。

32单端初级电感变换器(SEPIC)充电电路

  由bq24700组成SEPIC拓扑结构,如图3所示。不论电池电压与适配器电压相比高低如何,都对电池连续充电,从而扩大了适配器电压利用范围。一只低端N沟道开关MOSFET,替代了在降压变换器拓扑结构中的高端P沟道MOSFET。两个源极连接在一起的两只P沟道MOSFET,用作电池选择开关,以阻止在适配器电压较低时,电池通过IC内部电路放电。这种充电电路的缺点是输出纹波电流较大,需用较大容量的负载电容器。