Microchip MCP73871鋰電池充電管理控制方案

　　MCP73871：具有系統(tǒng)負(fù)載均衡功能的分立式鋰離子/ 鋰聚合物電池充電管理控制器

　　MCP73871 器件為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載均衡和采用 ac-dc 墻式適配器或USB 端口電源對(duì)鋰離子/ 鋰聚合物電池充電提供了完全集成的線性解決方案。它能夠在輸入端和電池間自主選擇電源。 該器件不僅體積小而且需要的外部元件數(shù)少，因而非常適合于便攜式應(yīng)用。

　　MCP73871 器件可以自動(dòng)選擇提供給系統(tǒng)負(fù)載的電源，單節(jié)鋰離子電池或輸入電源(ac-dc 墻式適配器或USB端口)。MCP73871 器件完全滿足USB 規(guī)范規(guī)定的電流消耗限制。在采用ac-dc 墻式適配器給系統(tǒng)供電時(shí)，外部電阻會(huì)將充電電流的最大幅值設(shè)置為1A ，能夠支持系統(tǒng)負(fù)載和電池充電電流之和小于等于1.8A的場合。MCP73871 器件采用恒流/ 恒壓(CC/CV)充電算法，充電終止點(diǎn)可選。

　　有以下4種可供選擇的固定恒壓選項(xiàng)：4.10V、4.20V、4.35V 或4.40V 以滿足新興的電池充電要求。在大功率或高環(huán)境溫度條件下，MCP73871 器件還會(huì)根據(jù)管芯溫度來限制充電電流。這種根據(jù)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能縮短了充電時(shí)間，同時(shí)也保證了器件的可靠性。

　　MCP73871 器件帶有電池電量低指示、電源電壓正常指示和兩個(gè)充電狀態(tài)指示，其輸出可與LED連接或是與主控單片機(jī)通信。 MCP73871器件在環(huán)境溫度在 -40°C 至+85°C 的范圍內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)完全正常。

　　MCP73871特性

　　集成系統(tǒng)負(fù)載均衡和電池充電管理功能

　　為系統(tǒng)供電和給鋰離子電池充電同時(shí)進(jìn)行

　　電壓與電流比例控制(Voltage Proportional Current Control， VPCC)確保系統(tǒng)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)高于鋰離子電池充電電流

　　通過理想二極管的通斷實(shí)現(xiàn)低損耗的電源通路管理

　　完整的線性充電管理控制器

　　集成了傳輸晶體管

　　集成了電流檢測

　　集成了反向放電保護(hù)

　　可選的輸入電源：USB 端口或AC-DC 墻式適配器

　　預(yù)設(shè)的高精度充電電壓：

　　4.10V、4.20V、4.35V 或4.40V

　　±0.5% 穩(wěn)壓容差

　　可進(jìn)行熱調(diào)節(jié)的恒流/ 恒壓(Constant Current /Constant Voltage ， CC/CV)操作

　　總輸入電流的最大值控制在1.8A

　　可編程快速充電電流(采用電阻控制)范圍：50 mA 至1A

　　電阻可編程充電終止設(shè)定點(diǎn)

　　可選的USB 輸入電流控制

　　絕對(duì)最大值：100 mA (低) / 500 mA (高)

　　自動(dòng)再充電

　　自動(dòng)充電結(jié)束控制

　　帶使能/ 禁止控制的安全定時(shí)器

　　給深度耗盡的電池進(jìn)行0。1C 預(yù)充電

　　電池溫度監(jiān)視器

　　欠壓鎖定(Undervoltage Lockout， UVLO)

　　電池電量低指示(LBO)

　　電源電壓正常指示 (PG)

　　充電狀態(tài)和故障條件指示

　　溫度范圍：-40°C 至85°C

　　封裝：20 引腳QFN (4 mm×4 mm)

　　MCP73871應(yīng)用：

　　GPS / 導(dǎo)航儀

　　PDA和智能電話

　　便攜式媒體播放器和MP3 播放器

　　數(shù)碼相機(jī)

　　藍(lán)牙耳機(jī)

　　便攜式醫(yī)療設(shè)備

　　座式充電器/ 擴(kuò)展底座

　　玩具

　　圖1.MCP73871功能框圖

　　MCP73871 評(píng)估板

　　在便攜式電子設(shè)計(jì)中，空間和復(fù)雜度是要考慮的兩個(gè)關(guān)鍵因素。高度集成的MCP73871 器件包含了開發(fā)新型鋰離子/ 鋰聚合物電池供電產(chǎn)品所需的眾多元件， 跨越了設(shè)計(jì)屏障，滿足了便攜式電子設(shè)計(jì)的要求。

　　MCP73871 器件僅需要極少的外部元件就能分別向系統(tǒng)負(fù)載供電以及給單節(jié)鋰離子電池充電。當(dāng)未施加輸入電源或其電量不夠時(shí)，鋰離子電池就會(huì)變?yōu)橹麟娫椿虺洚?dāng)輔助電源來提供所需的系統(tǒng)負(fù)載電流。開發(fā)MCP73871 評(píng)估板的目的是幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員采用頗受歡迎的Microchip 帶系統(tǒng)負(fù)載均衡功能的分立式鋰離子電池充電管理控制器來簡化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間。

　　MCP73871 評(píng)估板演示了Microchip 的MCP73871 “帶系統(tǒng)負(fù)載均衡功能的分立式線性鋰離子/ 鋰聚合物電池充電管理控制器”的功能。

　　MCP73871 評(píng)估板被設(shè)計(jì)為向系統(tǒng)負(fù)載和預(yù)設(shè)充電電壓為4.2V (MCP73871 還有4.1V、4.35V 和4.4V 穩(wěn)壓選項(xiàng))的單節(jié)鋰離子電池提供至少為1.5A 的總電流。

　　MCP73871 評(píng)估板具有兩個(gè)撥動(dòng)開關(guān)(dip switch)用來選擇輸入電流的極限值。第一個(gè)撥動(dòng)開關(guān)(SW2)用于在Ac-Dc 適配器和USB 端口(AC/USB)之間選擇輸入電源。第二個(gè)撥動(dòng)開關(guān)(SW1)用于在500 mA 高電流USB 端口或100 mA 低電流USB端口(高/ 低)之間進(jìn)行選擇。 當(dāng)用SW2 選擇了USB作為電源時(shí)，輸入電流的極限值由USB 規(guī)范規(guī)定。

　　當(dāng)用SW2 選擇交流適配器時(shí)，快速充電電流的最大值由電阻(RPROG1)設(shè)定為1A，充電終止電流由電阻(RPROG3)設(shè)定為100 mA。

　　MCP73871 評(píng)估板提供了三個(gè)狀態(tài)LED，兩個(gè)作為充電狀態(tài)輸出，一個(gè)作為電源電壓正常指示燈。

　　MCP73871 評(píng)估板套件包含：

　　MCP73871 評(píng)估板， 102-00183

　　模擬和接口產(chǎn)品演示板光盤(DS21912)

　　MCP73871 Evaluation Board Users Guide (DS51755)

　　MCP73871 數(shù)據(jù)手冊(cè)“Stand-Alone Linear Li-Ion / Li-Poly Battery Charge and

　　System Load Sharing Management Controller”(DS22090)

　　MCP73871 評(píng)估板演示了采用Microchip 的分立式線性鋰離子電池充電器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電源通路和負(fù)載均衡管理控制的解決方案。當(dāng)斷開輸入電源時(shí)，鋰離子電池也能給系統(tǒng)負(fù)載供電。MCP73871 提供的大量器件選項(xiàng)，使其可在各種應(yīng)用中使用。欲了解更多的器件選項(xiàng)，請(qǐng)參見MCP73871 數(shù)據(jù)手冊(cè)(DS22090A_CN)和/ 或聯(lián)系當(dāng)?shù)氐腗icrochip 技術(shù)支持。

　　可作為參考設(shè)計(jì)的典型應(yīng)用有智能電話、PDA、便攜式媒體播放器、MP3 播放器、數(shù)碼相機(jī)、手持式醫(yī)療設(shè)備、藍(lán)牙耳機(jī)、 超移動(dòng)PC 和便攜式發(fā)報(bào)機(jī)。

　　MCP73871 評(píng)估板具有以下功能：

　　集成了系統(tǒng)負(fù)載均衡功能

　　可用撥動(dòng)開關(guān)控制輸入電流的極限值，對(duì)于Ac-Dc 適配器，典型值為1650 mA，對(duì)于USB 高電流輸入，最大值為500 mA，對(duì)于USB 低電流輸入，最大值為100 mA

　　三個(gè)LED 用于指示充電狀態(tài)、電池電量低和電源電壓正常信號(hào)

　　預(yù)設(shè)的鋰離子電池充電電壓： 4.2V ± 0.5%

　　默認(rèn)情況下溫度監(jiān)視被禁止，但可被使能為采用NTC 熱敏電阻實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)視

　　廠家預(yù)設(shè)的為深度耗盡的電池進(jìn)行0.1C 的預(yù)充電

　　廠家預(yù)設(shè)的帶定時(shí)器使能功能的超時(shí)周期為6 小時(shí)的安全定時(shí)器

　　恒流 / 恒壓(CC/CV)充電算法

　　由電阻設(shè)定的最大充電電流： 1A

　　由電阻設(shè)定的充電終止設(shè)定點(diǎn)：100 mA

　　自動(dòng)充電終止

　　自動(dòng)再充電

　　內(nèi)部熱調(diào)節(jié)

　　底部帶有額外通孔的外露焊盤能夠更好得散熱

　　圖2.MCP73871 的系統(tǒng)電源通路管理應(yīng)用

　　圖3.MCP73871評(píng)估板電路圖

　　材料清單(BOM)