
锂离子电池因其重量和容量方面的高能量密度而广泛用于便携式设备中。使用智能手机、PDA和MP3播放器等设备的用户希望通过输入电源为他们的设备供电,而不使用电池。这需要一种称为“电源路径管理”的电源架构,通过单独的路径向设备系统供电并为电池单独充电。
1个动态电源路径管理(DPPM)电池充电器
在最常用的电池充电和系统电源配置中,系统负载可以直接连接到电池充电器的输出。虽然这种架构不仅简单易用,而且成本较低,但是对电池充电电流的无效控制可能会导致充电异常终止和安全定时器的误报警。
Bq2403x系列DPPM电池充电器具有功率共享功能,可以在给系统供电的同时给电池充电。这样就避免了充电终止和安全定时器的问题,从而尽可能降低了交流适配器的额定功率,提高了系统的稳定性。该功能还允许系统在给过度放电的电池充电时正常工作。
电源路径管理电池充电器的结构图如图1所示。当交流适配器通电时,MOSFET Q1预稳定高于最大电池电压VBAT的系统总线电压VOUT。这在适配器输入和系统之间建立了直接的路径。MOSFET Q2专门用于电池充电,因此电池和系统互不干扰。当USB开启并选中时,MOSFET Q3全部开启,Q3的输出提供与USB输出几乎相同的输出电压,MOSFET Q2控制电池充电。
图1电源路径管理电池充电器结构图
DPPM可以动态监控系统总线电压。如果系统总线电压由于适配器或USB的小输入电流而下降到预设值,电池充电电流将下降,直到输出电压停止下降。只有当DPPM控制尽可能稳定时,系统才能获得所需的电流,并使用剩余的电流为电池充电。因此,适配器是根据系统的平均功率设计的,而不是根据系统的最大峰值功率。这允许设计者采用具有较低额定功率和较低成本的适配器。
典型的DPPM应用电路如图2所示。当系统和电池充电器的总电流超过交流适配器或USB的电流限制时,连接到系统总线的电容器开始放电,系统总线电压也开始降低。当系统总线电压降至由DPPM引脚设置的预定阈值时,充电电流会降低,以防止系统因交流适配器过载而崩溃。如果系统总线电压在充电电流降至0A时无法维持,电池将暂时放电并向系统供电,以防止系统崩溃。这就是“电池补充模式”,图3显示了这种模式如何与DPPM的实验波形一起工作。
图2 DPPM电池充电器
图3 DPPM的实验波形
DPPM的电压阈值VDPPM由电阻R3设置,通常低于OUT引脚的调节值,以确保系统安全运行。R3可以通过以下公式计算:
R1的功能是设置快速充电电流,可通过以下公式计算:
R2用于设置安全定时器值。一般要求锂离子电池的充电温度范围在0到45之间。
RT1和RT2被编程用于其他温度范围。
电池充电器可以通过PSEL引脚选择交流或USB电源作为主电源,如果选择USB端口,可以通过ISET2选择最大电流。
该器件的三个功率MOSFET和一个功率控制器集成在一个3.5x4.5散热增强型QFN封装中。热调节回路可以降低充电电流,防止硅片温度超过125。无论是主动热调节电路还是主动DPPM降低充电电流,都会自动延长安全定时器的时间,防止安全定时器误报警的事故发生。当DPPM或热调节回路激活时,充电终止功能可被禁用。这种方法可以防止充电的异常终止。
2结论
当系统总线电压因输入电流不足而降至预设阈值时,DPPM将继续向系统负载供电,同时降低电池充电电流。DPPM还完全消除了电池和系统干扰的问题,如充电的非正常终止和安全定时器的错误报警。DPPM电池充电器非常适合需要在给电池充电的同时给系统供电的应用。









