先進(jìn)的鋰電池線性充電管理芯片BQ2057及其應(yīng)用
摘要:本文介紹美國TI公司生產(chǎn)的先進(jìn)鋰電池充電管理芯片BQ2057,利用BQ2057系列芯片及簡單外圍電路可設(shè)計低成本的單/雙節(jié)鋰電池充電器,非常適用于便攜式電子儀器的緊湊設(shè)計。本文將在介紹BQ2057芯片的特點、功能的基礎(chǔ)上,給出典型充電電路的設(shè)計方法及應(yīng)用該充電芯片設(shè)計便攜式儀器的體會。
關(guān)鍵詞:鋰電池 充電器 BQ2057
1 引言
BQ2057系列是美國TI公司生產(chǎn)的先進(jìn)鋰電池充電管理芯片,BQ2057系列芯片適合單節(jié)(4.1V或4.2V)或雙節(jié)(8.2V或8.4V)鋰離子(Li-Ion)和鋰聚合物(Li-Pol)電池的充電需要,同時根據(jù)不同的應(yīng)用提供了MSOP、TSSOP和SOIC的可選封裝形式,利用該芯片設(shè)計的充電器外圍電路及其簡單,非常適合便攜式電子產(chǎn)品的緊湊設(shè)計需要。BQ2057可以動態(tài)補償鋰電池組的內(nèi)阻以減少充電時間,帶有可選的電池溫度監(jiān)測,利用電池組溫度傳感器連續(xù)檢測電池溫度,當(dāng)電池溫度超出設(shè)定范圍時BQ2057關(guān)閉對電池充電。內(nèi)部集成的恒壓恒流器帶有高/低邊電流感測和可編程充電電流,充電狀態(tài)識別可由輸出的LED指示燈或與主控器接口實現(xiàn),具有自動重新充電、最小電流終止充電、低功耗睡眠等特性。
2.功能及特性
2.1 器件封裝及型號選擇
BQ2057系列充電芯片為滿足設(shè)計需要,提供了多種可選封裝及型號,其封裝形式如圖2-1所示,有MSOP、TSSOP和SOIC三種封裝形式。其型號如表2-1所示,有BQ2057、BQ2057C、BQ2057T和BQ2057W四種信號,分別適合4.1V、4.2V、8.2V和8.4V的充電需要。
元件型號 | 充電電壓 |
BQ2057 | 4.1V |
BQ2057C | 4.2V |
BQ2057T | 8.2V |
BQ2057W | 8.4V |
BQ2057的引腳功能描述如下:
- VCC (引腳1):工作電源輸入;
- TS (引腳2):溫度感測輸入,用于檢測電池組的溫度;
- STAT(引腳3):充電狀態(tài)輸出,包括:充電中、充電完成和溫度故障三個狀態(tài);
- VSS (引腳4):工作電源地輸入;
- CC (引腳5):充電控制輸出;
- COMP(引腳6):充電速率補償輸入;
- SNS (引腳7):充電電流感測輸入;
- BAT (引腳8):鋰電池電壓輸入;
2.2 充電狀態(tài)流程
BQ2057的充電狀態(tài)流程如圖2-3所示,其充電曲線如圖2-2所示,BQ2057的充電分為三個階段:預(yù)充狀態(tài)、恒流充電和恒壓充電階段。
2.2.1 預(yù)充階段在安裝好電池并加上電源后,BQ2057首先檢查工作電壓VCC,當(dāng)工作電壓過低時充電器進(jìn)入睡眠模式,若工作電壓正常,則檢查電池溫度是否在設(shè)定范圍,若不正常則進(jìn)入溫度故障模式,否則檢測電池電壓VBAT,當(dāng)電池電壓VBAT低于低壓門限V(min)時,BQ2057以恒流IREG10%的電流IPRE對電池預(yù)充電,
2.2.2 恒流充電
在完成對電池預(yù)充或電池電壓VBAT低于恒壓VREG時,BQ2057進(jìn)入恒流充電狀態(tài),此時由外部的感測電阻RSNS上的壓降監(jiān)控充電電流,該電阻可采取高/低邊的連接方式,在高邊電流檢測中RSNS接在VCC和SNS引腳間,在低邊電流檢測中RSNS接在VSS和SNS引腳間,如圖2-4所示,通過SNS引腳獲得充電電流的反饋,感測電阻由公式(1)計算:
其中IREG為預(yù)期的充電電流,VSNS可在BQ2057的電特性表中查得。
2.2.3 恒壓充電
當(dāng)充電電壓達(dá)到恒壓VREG時進(jìn)入恒壓充電狀態(tài)。在整個工作溫度和工作電壓范圍內(nèi),恒壓精度高于
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