原创单体锂离子电池应用充电器 IC 的选择（第二部分）

 2011-12-12 11:27  1856 10 10 分类: MCU/ 嵌入式

基于输入电压的动态电源管理 (V_IN-DPM)

为了防止出现输入源超负载的欠压状态，一些器件实施了基于输入电压的动态电源管理 (V_IN-DPM)。这种环路降低输入电流限制来防止输入崩溃。V_IN-DPM 环路对输入电压进行有效的稳压，来最大化电源的电流。图4 显示了在无V_IN-DPM 保护的情况下USB 端口的超负载结果。请注意，输入电压降至电源状态良好阈值以下时，充电器关闭。这样便关闭了电源负载，并允许输入电压恢复，从而开启充电器。这种开/关脉冲发生并不是我们想要的。

图 4 无 V_IN-DPM 情况下的输入崩溃

V_IN-DPM 通过限制输入电流阻止脉冲发生，从而防止输入源崩溃。图5 显示了超负载USB 端口的结果。V_IN-DPM 功能开始生效，降低输入电流限制，从而防止输入源崩溃。

图 5 使用V_IN-DPM的输入超负载保护

NTC 监测（包括JEITA）

通过充电期间的监测防止电池组损坏甚至是爆炸时，电池温度极为重要。一般来说，通过对集成到电池组中或者靠近系统板上电池组安装的NTC 热敏电阻进行监测，来完成这项工作。许多充电器都具有集成到IC 中的NTC 监测功能。如果电池温度处在某些非安全温度下时，这些IC 便对温度和禁用充电电流进行监测。

一种新兴的电池充电标准是日本电池温度标准 (JEITA)。这种标准规定了一些需降低充电电压或者电流以提供更安全运行的中间温度。该JEITA标准在许多充电器IC 中也很容易实施。例如，单输入单体锂离子电池充电器集成了一种无需主机关联的独立解决方案。对于NTC 受主机监测的系统来说，许多IC 都提供了非常简单的实施。I²C 接口允许用户动态地改变充电电压和充电电流，使用具有这种接口的充电器时，主机根据电池温度来修改充电参数。这种方法在没有硬件改动的情况下，在为不同平台和电池设置要求的温度阈值方面拥有一定的灵活性。

USB 充电标准

USB 充电时，可以使用许多充电器IC，它们都结合了USB100和USB500 电流限制。通过USB 充电器输出运行所有下游电路，让广大设计人员能够确保不超出USB 电流限制。

额外功率输出

随着USB 充电的流行，许多应用都要求一个USB PHY 或者USB 收发器与主机枚举。因此，这些器件通常直接连接到VBUS 电源，从而要求过电压保护。因此，许多充电器IC 都集成了一个连接电源并通过电源供电的5V LDO。每当连接一个有效电源时，这种输出便有效。5V LDO 稳压电压保护USB 电路免受未稳压适配器和其他过电压状态的损害。

结论

为单体锂离子电池充电有很多种方法。我们必须对诸如充电电流、可用空间、USB 标准、成本和特性集等要求进行研究，以选择最佳的解决方案。首先按照重要程度把这些要求排列出来，然后选择最适合这些要求的拓扑结构。请一定要考虑散热因素，最后为每种输出选择最具成本效益的解决方案。在这些简单步骤之后，您的电池充电器设计应该就会变得简单了。

参考文献

1、热阻和热建模计算的更多详情，请参考下列应用手册：2007 年1 月26 日刊 TI《IC 封装热计量 (SPRA953A)》。

2、如欲了解集成电源路径管理的一些器件举例，请参见bq24030 和bq2407x 的产品说明书。

3、USB 充电的更多详情，请参见本文：2010 年1 月25 日刊 TI《USB 电源充电小贴士》。

作者简介

William (Will) Hadden 现任 TI 电池充电管理产品部系统工程师。Will 在电池充电器和模拟电源集成电路方面拥有非常丰富的经验。他毕业于亚利桑那州立大学(Arizona State University)，获电子工程理学士学位。如欲联系作者，请发送邮件至. ti_willhadden@list.ti.com。