脈沖模式智能充電開關(guān)UBA2008

１　概述

飛利浦公司推出的ＵＢＡ２００８芯片是一種用于脈沖模式充電的智能充電開關(guān)ＩＣ。該器件內(nèi)部集成了低歐姆阻值的功率開關(guān)，可用作單節(jié)鋰離子電池或３節(jié)鎳氫電池在預(yù)充電模式或快速充電模式下的充電控制。該芯片的電流限制、過壓保護(hù)、熱保護(hù)和靜電放電（ＥＳＤ）保護(hù)等集成安全機制可確保其安全操作。ＵＢＡ２００８的主要特點如下：

●是一種０．２５Ω的低歐姆充電開關(guān)，帶軟開／關(guān)切換和可調(diào)電流限制；

●帶有０．２５Ω的反向開關(guān)和內(nèi)部電流限制功能；

●預(yù)充電電流為１３０ｍＡ；

●具有電池過壓和欠壓保護(hù)功能；充電器過壓保護(hù)可到２０Ｖ的脫扣點，反極性保護(hù)可降至－２０Ｖ；

●帶有過熱保護(hù)功能，內(nèi)置門限溫度為１５０℃?滯后溫度為２０℃?；

●可進(jìn)行充電器檢測和內(nèi)部電流感測；

●ＥＳＤ性能符合ＩＥＣ６１０００－４－２標(biāo)準(zhǔn)；

●采用３３ｍｍ ＨＶＳＯＮ１０封裝，具有優(yōu)良的熱性。

２ 電路結(jié)構(gòu)及引腳功能

ＵＢＡ２００８采用１０引腳ＨＳＶＯＮ１０（ＳＯＴ６５０－１）封裝，其引腳排列如圖１所示。

ＵＢＡ２００８的引腳功能如下：

ＲＬＩＭＦ（腳１）：該腳連接一只電阻到地，可用作快速充電模式的電流限制?？焖俪潆婋娏鞯目烧{(diào)節(jié)范圍為５０ｍＡ～２Ａ，具體充電電流可由該腳外部連接的電阻確定；

ＲＥＶＭＯＤ（腳２）：反向模式控制數(shù)字輸入；

ＶＳＳ（腳３）：接地端；

ＢＡＴ（腳４、５）：連接電池；

ＣＨＧ（腳６、７）：這兩個引腳可作為充電器輸入／反向模式輸出引腳；

ＣＨＧＯＫ－Ｎ（腳８）：充電器檢測輸出。當(dāng)ＶＣＨＧ小于２．５Ｖ時，如果ＲＥＶＯＭＤ為低，則該腳輸出高阻抗；而當(dāng)ＶＣＨＧ小于ＶＢＡＴ時，如果ＲＥＶＭＯＤ為高，則該腳輸出也是高阻抗。

ＰＷＭＭＯＤ（腳９）：ＰＷＭ模式數(shù)字輸入；

ＭＯＤＥ（腳１０）：充電模式數(shù)字輸入。

３　工作原理

ＵＢＡ２００８芯片集成了充電開關(guān)和數(shù)字控制電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２所示。

３．１ 數(shù)字控制

ＵＢＡ２００８的工作狀態(tài)依賴于三個數(shù)字控制信號，

３．２ 工作模式

ＵＢＡ２００８的工作模式包括關(guān)斷（ＯＦＦ）模式、關(guān)閉（ＳＨＵＴＤＯＷＮ）模式、慢充和快充電模式、反向模式和反向慢充及快充電模式。

在關(guān)斷模式下，充電器與電池之間的電流通路完全被斷開，ＩＣ內(nèi)部所有電路截止，電池不被加載。當(dāng)腳ＲＥＶＭＯＤ為低而腳ＰＷＭＭＯＤ為高，或腳ＲＥＶＭＯＤ為低而腳ＣＨＧＯＫ＿Ｎ為高時，ＵＢＡ２００８進(jìn)入關(guān)斷模式。

關(guān)閉模式時，腳ＢＡＴ與腳ＣＨＧ之間的充電通路將被斷開。電路將在以下三種情況下進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)：第一是在腳ＢＡＴ上檢測到過電壓時；第二是在反向模式時，腳ＢＡＴ上出現(xiàn)欠電壓。第三是在芯片過熱時。一般情況下，過電壓關(guān)閉可通過拔出充電器墻上插頭來復(fù)位。

當(dāng)輸入腳ＭＯＤＥ、ＰＷＭＭＯＤ和ＲＥＶＭＯＤ上的電壓為低電平，且充電器輸入電壓至少是２．５Ｖ和ＶＣＨＧ大于ＶＢＡＴ時，電路將進(jìn)入慢充電模式。此時電池上將施加一個恒定電流。而當(dāng)ＢＡＴ腳電壓超過最大電池電壓或芯片溫度過高時，慢充電模式停止。

當(dāng)腳ＭＯＤＥ為高電平而腳ＰＷＭＭＯＤ及ＲＥＶＭＯＤ為低時，電路進(jìn)入快速充電模式。此時流過開關(guān)的電流可由電流限制電路來進(jìn)行監(jiān)視。其限流值可通過腳ＲＬＩＭＦ上的外接電阻來調(diào)節(jié)，范圍為５０ｍＡ～２Ａ。而當(dāng)ＢＡＴ腳電壓增加到最大電池電壓以上或芯片結(jié)溫太高時，快速充電模式停止。

當(dāng)腳ＲＥＶＭＯＤ和ＰＷＭＭＯＤＥ上的輸入信號被拉高時，反向模式開關(guān)被觸發(fā)。通過反向模式開關(guān)的電流由電流限制電路監(jiān)視。當(dāng)反向模式開關(guān)電流超過設(shè)定電流限制時，電流限制電路將減小驅(qū)動電壓，以保持恒流特性。當(dāng)ＶＢＡＴ小于２．７Ｖ時，反向模式自動截止并恢復(fù)到關(guān)閉模式。

當(dāng)ＵＢＡ２００８的腳ＣＨＧ連接到充電器時，反向慢充電模式相當(dāng)于慢充電模式。而當(dāng)無充電器出現(xiàn)時，電路則等效于反向模式。

當(dāng)充電器連接到ＣＨＧ腳時，反向快速充電模式與快速充電模式相當(dāng)。而當(dāng)充電器不出現(xiàn)時，反向快速充電模式等效于反向模式。當(dāng)電流從充電器流向電池時，電流限制可以通過ＵＢＡ２００８腳ＲＬＩＭＦ上的外接電阻來調(diào)節(jié)，范圍為５０ｍＡ～２Ａ。

圖3

４　應(yīng)用電路

ＵＢＡ２００８充電開關(guān)芯片與ＰＣＦ５０６０１和主控制器的電路連接如圖３所示。ＵＢＡ２００８內(nèi)部的充電開關(guān)與反向開關(guān)連接于充電器輸入端?腳ＣＨＧ?和ＢＡＴ腳之間，開關(guān)的工作狀態(tài)可由ＵＢＡ２００８的腳２、腳９和腳１０上的數(shù)字控制輸入來決定。這種智能充電開關(guān)具有軟開關(guān)特性。通過ＵＢＡ２００８腳ＣＨＧ的電流一般不是突然增加到設(shè)定值（１Ａ）的，而是呈近似線性關(guān)系緩慢增加。

在慢充電和快速充電模式下，電流從充電器流向電池。而在反向模式下，電流則從電池流向充電器。ＵＢＡ２００８腳１上的接地電阻ＲＲＬＩＭＦ可用于設(shè)置快速充電限制電流（５０ｍＡ～２Ａ）。腳１上的電壓ＶＲＩＭＦ與通過開關(guān)的電流ＩＣＨＧ成正比。