原创 锂电池充电管理及BQ24070的应用

2010-1-18 22:10 5942 1 9 分类: 消费电子

本人这段时间做一个手持机的项目,要用到单节锂电池供电。以前没有接触过锂电池充电管理方面的技术,花了几天时间研究了一番,现在汇报一下研究成果。由于第一次做这样的项目,也许存在错误,欢迎朋友们拍砖。

       首先查一下锂离子电池的相关国标(GBT18287-2000

       以下几个标准需要用到:

1、放电终止电压:2.75V

2、额定容量

生产厂标明的电池容量,指电池在环境温度为20℃±5条件下,以5h率放电至终止电压时所应提供的电量,用C5表示,单位为Ah(安培小时)或mAh(毫安小时)。

3、充电限制电压:4.2V

4、电池可采用下列制式之一进行充电:

a)在环境温度20±5的条件下,以0.2C5 A充电,当电池端电压达到充电限制电压时,改为恒压充电,直到充电电流小于或等于0.01C5 A,最长充电时间不大于8h,停止充电。此充电制式为检验的仲裁充电制式。

b)在环境温度20±5的条件下,以1C5 A充电,当电池端电压达到充电限制电压时,改为恒压充电,直到充电电流小于或等于0.01C5 A,最长充电时间不大于8h,停止充电。

5、关于预充电(预充电在GBT18287-2000中没看到有说明,查了其它的资料)。在电池电压低于3.0V时,先要以小电流(10-50 mA)对电池预充电,当电池电压上升到3.0V时再以正常电流充电。

       由于手持机要与电脑通过USB端口通信,因此充电电源主要为电脑USB端口,充电方式采用方式一。

       手持机要求在充电的同时能够正常工作,也就是能够一边充电,一边给系统供电。

       查了一下市面上的充电管理芯片,感觉德州仪器(TI)做得不错(给TI做一下广告,不知道有没有广告费啊,哈),选定BQ24070带动态电源路径管理(DPPM)的单节锂电池充电管理芯片。

以下是原理框图和BQ24070的应用。

1.gif

 

1BQ24070的“MODE”管脚通过R4接地,将其设置为USB模式,“ISET2管脚通过R7接高,设置USB能提供的最大电流为500mA

 

2、设置终止充电电流I(TERM)

由于BQ24070的终止充电电流I(TERM),正常充电电流IO(BAT)预充电电流IO(PRECHG)由同一个电阻设置,为了能够最大限度将电池充满,先设置终止充电电流I(TERM)

I(TERM)= K(SET)×V(TERM)/R(SET)

其中:K(SET)=450V(TERM)=0.1V

考虑到正常充电电流IO(BAT)不能太小(否则充电时间太长),设置I(TERM)=17 mA

R(SET)= K(SET)×V(TERM)/ I(TERM) =450×0.1/0.017=2.64K,取R(SET)=2.61K 1%电阻,即R5=2.61K

 

3、正常充电电流IO(BAT)

IO (OUT)=V(SET)×K(SET)/ R(SET)

其中V(SET)=2.5VK(SET)=425

IO (OUT)=2.5×425/2.61=407 mA

未超过电脑USB端口能提供的最大电流500 mA,并且在充电的同时还有93 mA的电流可以向手持机供电。

 

4、预充电电流IO(PRECHG)

当电池电压低于3V时,BQ24070会以一个预充电电流将电池电压充至3.0V,此后才以正常的电流充电。

IO(PRECHG)=K(SET)×V(PRECHG)/R(SET)

由于此时10 mA IO(BAT) 100 mAK(SET)=450

V(PRECHG)=0.25V

IO(PRECHG)=450×0.25/2.61=43.1 mA

 

5RDPPM的取值

RDPPM=VDPPM/ (IDPPM×SF)

其中:IDPPM=100微安,SF=1.15

RDPPM一般取比系统最低工作电压高0.5V

本系统中,LDO输出电压:3.0VLDO最大压降:0.15V,系统最低工作电压:3.0+0.15=3.15V

VDPPM=3.15+0.5=3.65V

RDPPM=VDPPM/ (IDPPM×SF)=3.65/(0.1×1.15)=3.65/0.115=31.739K,取RDPPM=31.6K,即:R8=31.6K

 

6、充电安全时间设定

t(CHG) = K(TMR) × R(TMR)

K(TMR):时间设置因子,等于0.360s/Ω

根据国标,电池充电时间不大于8小时,设定充电安全时间为6小时

R(TMR)=6×60×60/0.360=60K,取R(TMR)=60.4K 1%电阻,即R9=60.4K

 

7、由于实际情况的原因,本设计不使用BQ24070的电池温度检测功能,因此将“TS”管脚通过R6接地(建议弟兄们在做设计的时候还是尽量加上温度检测,这样比较保险)。

8、其它要注意的事项

1)在没有外接电源接入时,电池通过OUT管脚向系统供电。如果此时电池电压≥3V,电池与OUT管脚之间会有40-100mV的压降。即:如果电池电压为3.7V,那么,此时OUT管脚上的电压最小可能是3.6V

2)芯片在启动时,有150mS的延时,用于USB枚举,在此时间内,芯片忽略USB能提供的电流;

3)“/PG”管脚用于检测充电电源是否插入,“STAT1和“STAT2用于指示充电状态,在实际应用中要注意它们都是开漏输出;
4)在实际使用时要做放电电压监测,以免过度放电损坏电池。

文章评论8条评论)

登录后参与讨论

yeblue88_151136933 2010-3-19 09:54

哎,就是放电检测电路,怎么做?关键的问题没有解决~~~不知道有没有人做过?

ymiky_212638724 2010-2-7 15:08

SII,Fortune.

ymiky_212638724 2010-2-7 15:02

SII,Fortune,

jojywang_346302476 2010-1-29 16:54

好的

yehai_ycy_412819602 2010-1-21 10:16

好的,谢谢

nanfeng36_974063145 2010-1-20 13:02

brooks robot

lishencom_703358003 2010-1-20 10:02

thanks!

517428826_650877075 2010-1-20 08:30

顶!虽然暂时用不上,以后会有用的!
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