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L6924D全单片电池充电器解决方案

2020-9-21 17:53:57  89 MOSFET
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特征
全集成解决方案
MOSFET,反向阻断二极管,感应电阻、热保护
焦炭和石墨阳极单电池的理想选择
锂-离子包
线性和准脉冲操作
闭环热控制
USB总线兼容
可编程充电电流高达1A
可编程预充电电流
可编程充电结束电流
可编程预充电电压阈值
可编程充电定时器
4.1V下的可编程输出电压
4.2V,输出电压精度为±1%
(NTC)或(PTC)电池热敏电阻接口
温度监测和保护
灵活的充电过程终止
驱动LED或接口的状态输出
使用主机处理器
小型VFQFPN 16引线封装(3mm x3毫米)
应用
PDA
手持设备
手机
数码相机
独立充电器
USB供电充电器
设备说明
L6924D是一款全单片电池充电器,专用于单电池锂离子/聚合物电池包。它是空间有限应用的理想解决方案,如PDA、手持设备,手机和数码相机。它采用BCD6技术设计,集成了功率元件(功率MOSFET,反向阻断二极管和感测电阻)小型VFQFPN16 3mm x 3mm包装。当外部电压调节壁装式适配器使用时,L6924D以线性模式工作,并以恒定电流为电池充电/恒压(CC/CV)曲线。此外,当使用限流适配器时,设备可在准脉冲模式下工作,显著降低功耗。不管充电方式,闭环热控制,避免设备过热。设备具有2.5V到12V的工作输入电压。L6924D允许用户编程设定预充电电流、快速充电电流、预充电电压等参数阈值、充电结束电流阈值和充电计时器。L6924D提供两个开放式用于诊断目的的采集器输出,可用于驱动两个外部LED或与主机微控制器通信。最后,L6924D还提供了非常灵活的控制充电过程终端和气量计能力,以及其他功能,例如检查电池是否存在,以及监控和保护电池不受不安全因素的影响热条件。


最大额定值
在“绝对最大额定值”表中所列额定值以上的设备应力对设备造成永久性损坏。这些只是压力等级和在上述条件或任何其他条件下的装置不隐含规范。长期暴露于绝对最大额定值条件下周期可能会影响设备的可靠性。另请参阅STmicroelectronics SURE程序和其他有关质量文件。

1安装在演示板上的设备
电气特性
TJ=25°C,VIN=5V,除非另有规定
表5。电气特性


操作说明
L6924D是一个完全集成的电池充电器,允许非常紧凑的电池空间有限应用管理系统。它集成在一个小的包中,所有功率元件:功率MOSFET,反向阻断二极管和敏感电阻。当从外部电压调节适配器供电时,它通常作为线性充电器工作。然而,由于其极低的最小输入电压(低至2.5V),L6924D也可以当由限流适配器供电时,可以作为准脉冲充电器工作。在这里工作条件,足以设置设备的充电电流高于适配器的充电电流(第19页第7.4章)。线性充电方法的优点是该装置具有直接控制充电电流,因此设计者不必依赖上游适配器。然而,准脉冲方法的优点是功率耗散内部的便携式设备大大减少。对于充电方式,L6924D分三个阶段对蓄电池充电:
预充电恒流:在此阶段(电池电量较深时激活已放电)电池以低电流充电。
快速充电恒流:在此阶段,设备用最大电流。
恒压:当电池电压接近选定的输出电压时设备开始降低电流,直到充电结束。充分的灵活性在于:
可编程预充电电流和电压阈值(IPRETH和VPRETH)(第18页第7.2章,第19页第7.3章)。
可编程快速充电电流(ICHG)(第19页第7.4章)。
可编程充电结束电流阈值(IENDTH)(第20页第7.5章)。
可编程充电结束计时器(TMaxh)(第22页第7.8章)。
如果不需要完全的灵活性,并且首选较少的外部组件,IPRETH和VPRETH的默认值可用,使各自的管脚保持浮动。
如果使用PTC或NTC电阻器,该装置可按顺序监控电池温度防止电池在不安全的热环境下工作。
除了包装的低热阻保证良好的热性能外,内置温度控制回路提供额外的安全性。IC监视器其结温连续不断。当温度达到大约120°C时,热控回路开始工作,依次降低充电电流使IC结温度保持在120°C。
两个集电极开路输出可用于诊断目的(状态引脚ST1和ST2)。它们也可以用来驱动外部LED或与微控制器接口。
IEND和GND之间连接的电阻器上的电压提供以下信息实际充电电流(作为一个气量计),它可以很容易地输入到一个μCADC。
当VPRE引脚不用于编程预充电电压阈值时,它有两个不同功能:
如果VPRE引脚上的电压低于0.8V,当I<IENDTH时,充电结束由状态pin通知,但充电过程未禁用。充电过程在最长充电时间到期时结束。
如果引脚VPRE低于0.5V,定时器在下降沿复位。由于差异化的感应和强制输出,提供了蓄电池断开控制别针。一股很小的水流下沉并迫使它通过。如果VOSNS没有检测到电池IC进入待机模式。图5显示了锂离子电池的实际充电曲线,快速充电电流为450毫安(RPRG=26KΩ),

线性模式
当在线性模式下运行时,该装置的工作方式类似于线性调节器恒流限制保护。它分三个阶段给电池充电:
预充电电流(“预充电”阶段)。
恒流(“快速充电”阶段)。
电压(“恒压”调节)。
VADP是上游AC-DC适配器的输出电压,也就是L6924D。如果电池电压低于设定的预充电电压(VPRETH),则会发生预充电阶段。使用低电流IPRE对蓄电池进行预充电(第7.2章第18页)。当蓄电池电压高于VPRETH时,蓄电池将通过快速充电进行充电电流ICHG,用外部电阻器设置(第19页第7.4章)。最后,当蓄电池电压接近调节输出电压VOPRGTH(4.1V或4.2V),电压调节阶段发生,充电电流降低。这个充电过程通常在充电电流达到设定值或充电计时器过期(第23页第7.9章)。图6显示了不同的阶段

当器件开始快速充电时,功耗的最坏情况出现。在事实上,电池电压在它的最小值。在这种情况下,这是最大的差异在适配器电压和电池电压之间,充电电流达到最大值价值观。耗散功率由以下公式得出:

适配器电压越高,功耗越高。最大功率耗散取决于安装在船上的设备的热阻抗。
准脉冲模式
当系统可以依赖于电流限制时,可以使用准脉冲模式为电池充电的上游适配器。在这种情况下,ICHG必须设置为高于电流适配器的限制。在这种模式下,L6924D用相同的三相为蓄电池充电与线性模式一样,但是功耗大大降低,如图7所示。

最大的差别是由于ICHG高于适配器的电流限制。在快速充电阶段,适配器的输出电压下降并下降到电池电压加上充电器功率MOSFET上的电压降,如中所示下式:

ILIM=墙式适配器的电流限制,RDS(on)=功率MOSFET的电阻。设定充电电流和适配器限制之间的差异应足够大最小化RDS(on)值(和功耗)。这使得控制回路完全不平衡,电源元件完全接通。图8显示了不同输出电压和充电电流的RDS(on)值适配器电流限制为500mA。

当设备在此模式下运行时,忽略充电器(∆VMOS)上的电压降条件下,它的输入电压等于电池的输入电压,所以工作输入电压很低(低至2.5V)。该阶段装置消耗的功率为:

当电池电压接近最终值时,充电器重新控制电流,减少电流。因此,上游适配器退出当前限制条件及其输出上升至调节电压VADP。这是功耗的最坏情况:

总之,线性充电法的优点是设计者具有控制充电电流,因此应用非常简单。这个缺点是高功耗。准脉冲充电法的优点是功耗大减少。缺点是需要一个专用的上游适配器。
应用信息:充电过程
装药工艺流程图

预充电电流
L6924D允许在蓄电池电压为低于指定的阈值(VPRETH)。预充电电流的默认值等于快速充电电流的10%(见第18页第7.2章:预充电电流)。不管怎样可通过将一个电阻器从IPRE引脚连接到GND或VREF图10进行调整。当电阻器从IPRE引脚和GND连接,电流高于默认值。这个RPRE值由以下公式给出:

当RPRE连接到VREF时,电流低于默认值。VREF是外部参考等于1.8V,VBG是内部参考等于1.23V,KPRE是a常数等于950。图11关系如方程式所示:


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