特點

•集成功率場效應晶體管和電流傳感器，用于交流適配器的高達1-A充電應用

•帶安全定時器的預充電調節

•充電和電源良好狀態輸出

•低功耗的自動睡眠模式

•集成充電電流監測器

•固定7小時快速充電安全計時器

•適用于空間有限便攜式應用中單電池鋰離子電池或鋰離子電池組的低壓差充電器設計

•小3毫米×3毫米SON包裝

應用

•PDA、MP3播放器

•數碼相機

•互聯網設備

•智能手機

說明

bq24080和bq24081是高度集成和靈活的鋰離子線性充電設備，主要用于空間有限的充電器應用。他們提供集成的功率場效應管和電流傳感器，高精度電流和電壓調節，充電狀態，和充電終端，在一個單片設備。外部電阻設置充電電流的大小。

該裝置分三個階段給電池充電：調節、恒流和恒壓。根據最小電流終止充電。內部充電計時器為充電終止提供備用安全。如果電池電壓低于內部閾值，設備會自動重新開始充電。卸下交流適配器后，設備會自動進入睡眠模式。

功能框圖

典型特征

（6）、Deglitch timer expires–charge done is Deglitch declitch declitch timer expires–charge done is declitch declitch timer expires–已聲明充電完成。

功能描述

該裝置支持適用于單電池的精密鋰離子、鋰離子電池充電系統。圖6顯示了一個典型的電荷分布圖，圖7顯示了一個操作流程圖。

電池預處理

在充電周期中，如果電池電壓低于V（低V）閾值，設備會向電池施加預充電電流IO（PRECHG）。這一特性使深放電的細胞復活。連接在ISET和VSS之間的電阻RSET決定了預充電率。V（PRECHG）和K（SET）參數在電氣特性表中指定。

在調節階段，該裝置啟動安全計時器t（PRECHG）。如果在定時器時間內未達到V（低電壓）閾值，則設備關閉充電器并在STATx引腳上顯示故障。有關更多詳細信息，請參閱計時器故障恢復部分。

電池快速充電恒流

該設備提供片上電流調節和可編程設定點。連接在ISET和VSS之間的電阻RSET決定了充電速率。規格表中指定了V（SET）和K（SET）參數。

充電電流監測器

當充電功能啟用時，內部電路在ISET引腳處產生與充電電流成比例的電流。當施加到外部充電電流編程電阻器RISET上時，該電流產生一個模擬電壓，外部主機可監控該電壓，以計算來自輸出引腳的電流。

電池快速充電電壓調節

電壓調節反饋通過OUT引腳。該輸入直接連接到電池組的正極。該設備監控OUT和VSS引腳之間的電池組電壓。當電池電壓上升到VO（REG）閾值時，電壓調節階段開始，充電電流開始下降。

作為安全備份，該設備還可以在充電模式下監測充電時間。如果在此時間段t（CHG）內充電未終止，充電器關閉，STATx引腳上設置故障。有關更多詳細信息，請參閱計時器故障和恢復部分。

充電終止檢測和充電

該裝置在電壓調節階段監測充電電流。一旦檢測到終止閾值I（終端），則電荷終止。規格表中規定了V（術語）和K（集合）參數。

充電終止后，一旦OUT引腳上的電壓低于V（RCH）閾值，設備將重新開始充電。此功能可使電池始終處于滿容量狀態。

該裝置在電壓調節階段監測充電電流。一旦檢測到終止閾值I（TERM），則電荷立即終止。

連接在ISET和VSS之間的電阻RSET確定終端閾值處的電流水平。

睡眠模式

如果從電路中移除輸入電源（IN），則設備進入低功耗休眠模式。此功能可防止在沒有輸入電源的情況下耗盡電池電量。

充電狀態輸出

開路漏極STAT1和STAT2輸出指示各種充電器操作，如下表所示。這些狀態引腳可用于驅動LED或與主機處理器通信。注意，關表示開漏晶體管關斷。

PG輸出（bq24080）

當存在有效輸入電壓時，開路漏極功率良好（PG）輸出拉低。此輸出在休眠模式下關閉（高阻抗）。PG引腳可用于驅動LED或與主機處理器通信。

充電啟用（CE）輸入（bq24080）

使用CE啟用或禁用數字輸入。此引腳上的低電平信號啟用充電，高電平信號禁用充電并將設備置于低功耗模式。此引腳上的高到低轉換也會重置所有定時器和定時器故障條件。

定時器啟用（TE）輸入（bq24081）

TE數字輸入用于禁用或啟用快速充電計時器。此引腳上的低電平信號啟用快速充電定時器，高電平信號禁用此功能。

溫度評定（bq24081）

bq24081通過測量TS和VSS引腳之間的電壓來持續監控電池溫度。

內部電流源為常見的10-kΩ負溫度系數熱敏電阻（NTC）提供偏置（參見功能框圖）。該設備將TS引腳上的電壓與內部V（TS1）和V（TS2）閾值進行比較，以確定是否允許充電。如果檢測到超過V（TS1）和V（TS2）閾值的溫度，設備會通過關閉功率FET并保持計時器值（即計時器不復位）立即暫停充電。當溫度恢復到正常范圍內時，充電恢復。

103AT型熱敏電阻的允許溫度范圍為0°C至45°C。但是，用戶可以通過添加外部電阻器來修改這些閾值(見圖8和圖9)。

定時器故障與恢復

如圖7所示，該設備提供了一種恢復方法來處理計時器故障情況。以下總結了這種方法：

條件1

RCH電壓超過閾值，出現故障（RCH電壓超出閾值）。

恢復方法：設備等待輸出引腳電壓低于充電閾值。這可能是由于電池負載、自放電或電池拆卸造成的。一旦輸出引腳電壓低于充電閾值，設備將清除故障并開始新的充電周期。POR、TE或CE開關也可清除故障。

條件2

OUT引腳電壓低于充電閾值（V（RCH）），發生超時故障。

恢復方法：在這種情況下，設備應用I（故障）電流。此小電流用于檢測蓄電池拆卸情況，只要蓄電池電壓保持在充電閾值以下，該電流就會保持接通。如果輸出引腳電壓高于充電閾值，則設備禁用I（故障）電流并執行條件1所述的恢復方法。一旦輸出引腳電壓低于充電閾值，bq24080將清除故障并開始新的充電循環。POR、TE或CE開關也可清除故障。

申請信息

bq24080/1充電器設計實例

要求

•電源電壓=5 V

•大約750毫安的快速充電電流

•電池溫度檢測（bq24081）：默認設置=–2°C至44.5°C

計算

編程750 mA的充電電流：

立管=[V（套）×K（套）/I（出）]

根據電氣特性表，V（組）=2.5 V。

根據電氣特性表，K（SET）=322。

提升管=[2.5 V×322/0.75 A]=1.073 kΩ。

選擇最接近的標準值，使用連接在ISET（針腳6）和接地之間的1.07-kΩ電阻器。

電池溫度檢測（bq24081）：

使用連接在TS（針腳9）和接地之間的塞米TEC 103AT-4 NTC熱敏電阻。

r冷端=[V（TS1）/I（TS）]=2.5V/100μA=25KΩRTHERM hot=[V（TS2）/I（TS）]=0.5V/100μA=5KΩ

在制造商的電阻溫度表中查找所選熱敏電阻的相應溫度值。對于103AT-4塞米泰克熱敏電阻器：

5 kΩ = 44.5°C

25 kΩ = 2°C

STAT引腳（所有設備）和PG引腳（bq24080）：

處理器監視的狀態引腳：

選擇一個上拉電阻，它可以提供大于處理器和狀態引腳的輸入偏置（漏電流）電流，并且仍然提供一個邏輯高電平。RPULLUP≤[V（cc pullup）–V（logic hi min）/（I（μP-monitor）+I（STAT OpenDrain））]=（3.3 V–1.9 V）/（1μA+1μA）≤700 kΩ；在每個狀態引腳和處理器的VCC之間連接一個100-kΩ的上拉。將每個狀態引腳連接到μP監視器引腳。

LED顯示狀態：

選擇一個額定電流小于10毫安的LED，并選擇一個電阻器與LED串聯，以將電流限制到所需的電流值（亮度）。RLED=[（V（輸入）–V（LED亮起））/I（LED）]=（5伏–2伏）/1.5毫安=2千歐。在輸入端和每個狀態引腳之間串聯一個LED和電阻器。

選擇輸入和輸出電容器

在大多數應用中，所需的只是輸入電源引腳上的高頻去耦電容。一個0.1μF的陶瓷電容器，放置在離in-pin和GND-pad很近的地方，效果很好。在某些應用中，可能需要防止熱插拔輸入電壓過沖。這有三種方法：

1、最好的方法是在IN-pin和VSS之間添加一個6.2v的輸入齊納。

2、一個低功率齊納器足以應對單事件瞬態。增加輸入電容會降低特性阻抗，使輸入電阻有效地抑制過沖，但有可能因高涌流而損壞輸入觸點。

3、在輸入端串聯一個電阻可以抑制過沖，但會導致過大的功耗。

這種裝置只需要一個小電容器就可以穩定回路。放置在OUT和GND焊盤之間的0.1-μF陶瓷電容器通常就足夠了。

熱因素

bq24080和bq24081封裝在熱增強型MLP封裝中。該封裝包括一個熱墊，用于在器件和印刷電路板（PCB）之間提供有效的熱接觸。本包裝的完整PCB設計指南見題為QFN/SON PCB附件（TI文獻編號SLUA271）的應用報告。

最常見的封裝熱性能測量方法是從器件連接處到封裝表面（環境）周圍空氣的熱阻抗（RθJA）。RθJA的數學表達式為：

其中：

•TJ=裝置結溫

•TA=環境溫度

•P=設備功耗

影響RθJA測量和計算的因素有：

•設備方向（水平或垂直）

•被測設備周圍的環境空氣體積和氣流

•其他表面是否靠近被測設備

•在電源板中使用多個10–13 mil通孔™ 接地銅線。

•避免在電源IC附近用信號軌跡切割接地層。

•PCB的尺寸必須足夠散熱。

•FR4（玻璃鋼）厚度應最小化。

器件的功耗P是內部功率場效應晶體管的電荷率和電壓降的函數。可根據以下公式計算：

由于鋰xx電池的充電模式，最大功耗通常出現在充電周期開始時，當電池電壓處于最低時。見圖6。

PCB布局注意事項

要特別注意PCB布局。以下提供了一些指導原則：

•為了獲得最佳性能，從VCC到V（IN）的去耦電容器和從OUT到VSS的輸出濾波電容器應盡可能靠近設備，信號和VSS引腳都應進行短距離跟蹤。VSS管腳應具有到GND管腳的短跟蹤運行。

•所有低電流VSS連接應與電池的高電流充電或放電路徑分開。使用單點接地技術，包括小信號接地路徑和電源接地路徑。

•輸入和輸出引腳的高電流充電路徑的尺寸必須適合最大充電電流，以避免這些線路中的電壓降。

•設備封裝在熱增強型MLP封裝中。該封裝包括一個熱墊，用于在器件和印刷電路板（PCB）之間提供有效的熱接觸。本包裝的完整PCB設計指南見題為QFN/SON PCB附件（TI文獻編號SLUA271）的應用報告。

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