BQ2406x系列是高集成度鋰離子和鋰聚合物電池線性充電器，它們主要針對空間要求嚴(yán)格的移動應(yīng)用，在小封裝的基礎(chǔ)上實現(xiàn)完整的充電系統(tǒng)的同時提供了多種安全特性和功能選擇。使用低功耗或者高端交流適配器時，該系列的多種型號可以使基于BQ2406x的座沖設(shè)計或者該器件在終端設(shè)備中的應(yīng)用變得非常容易。
BQ2406x系列是高集成度鋰離子和鋰聚合物電池線性充電器，它們主要針對空間要求嚴(yán)格的移動應(yīng)用。BQ2406x系列在小封裝的基礎(chǔ)上實現(xiàn)完整的充電系統(tǒng)的同時提供了多種安全特性和功能選擇。電池的充電分為三個階段：電池檢測、恒流或者熱控制電流充電和恒壓充電。根據(jù)最小電流來中止充電。內(nèi)部可編程充電定時器為中止充電提供備份安全特性并在熱控制階段實行動態(tài)調(diào)整。在電池電壓下降到內(nèi)部極限的時候，BQ2406x系列可以自動重啟；當(dāng)移去外部電壓的時候，充電器可以自動設(shè)置為休眠模式。使用低功耗或者高端交流適配器時，該系列的多種型號可以使基于BQ2406x座沖的設(shè)計或者該器件在終端設(shè)備中的應(yīng)用變得非常容易。
BQ2406x的典型應(yīng)用電路如圖1。
圖1 BQ2406x的典型應(yīng)用電路
1、功能描述
充電電流由外部元件進(jìn)行編程（RISET電阻）。當(dāng)外部輸入電源連接到系統(tǒng)時，充電器被 低電平觸發(fā)，此時電池的電壓低于再充電極限，V（BAT）<V（RCH）。如果IC具有安全定時器功能，當(dāng)充電周期開始時，安全定時器被激活。安全定時器的溢出值由連接在TMR引腳上的外部電阻設(shè)定。
當(dāng)定時器被激活以后，兩個控制環(huán)路調(diào)整開關(guān)的漏源阻抗，把BAT引腳的電流限制在編程指定的充電電流值（充電電流環(huán)路）或者調(diào)節(jié)BAT引腳的電壓到編程指定的充電電壓值（充電電壓環(huán)路）。如果V（BAT）<V（LOWV）（典型值為3.0V），內(nèi)部已經(jīng)把BAT引腳的電流設(shè)定為編程充電電流值的10%。
典型的充電過程如圖2所示，工作條件是：不能使IC的結(jié)溫超過TJ（REG），典型值為112℃。
圖2 考慮TJ(REG)的充電過程
如果工作條件使結(jié)溫超過了IC的TJ（REG），充電周期就必須改進(jìn)，就要采用集成的熱控制環(huán)路。當(dāng)內(nèi)部參考電壓低于固定的溫度穩(wěn)定內(nèi)部電壓時，熱控制環(huán)路被激活。這個內(nèi)部參考電壓跟IC的結(jié)溫成反比例關(guān)系。熱控制環(huán)路不考慮其它充電控制環(huán)路并且減小充電電流直到IC的結(jié)溫恢復(fù)到TJ（REG）有效地調(diào)節(jié)IC的結(jié)溫。
改善的充電周期如圖3所示。
圖3 啟用熱控制環(huán)路改善的充電周期
圖4 Bq2406x的功能方框圖
2、應(yīng)用電路
下面的應(yīng)用電路圖5～圖8的設(shè)置都是：750mA快沖電流，75mA預(yù)沖電流，5小時安全定時器和30分鐘預(yù)沖定時器。
圖5 BQ24060/64/65應(yīng)用電路
圖6 BQ24061/66應(yīng)用電路
圖7 Bq24062應(yīng)用電路
圖8 BQ24063應(yīng)用電路
3、工作模式
a.低功耗模式
BQ2406x系列保留了當(dāng)輸入電壓（IN）低于低功耗極限V（PDWN）時的低功耗模式。在低功耗模式期間，所有IC功能全部關(guān)閉，控制引腳的主機(jī)指令不會被接收。連接在IN和OUT引腳的功率MOSFET關(guān)斷，狀態(tài)輸出引腳STAT1和STAT2被設(shè)置為高阻狀態(tài)，PG輸出被設(shè)置為高阻狀態(tài)。
如果輸入電壓V（IN）低于低功耗極限V（PDWN）時低功耗模式可以從其它任何狀態(tài)進(jìn)入。
b.休眠模式
當(dāng)輸入電壓（IN）高于低功耗極限V（PDWN）但仍然低于輸入電源檢測極限，V（IN）<V(OUT)+VIN(DT)時BQ2406x進(jìn)入休眠模式。
休眠模式期間，充電器是關(guān)閉的，控制引腳的主機(jī)指令不會被接收。連接在IN和OUT引腳的集成功率MOSFET關(guān)斷，狀態(tài)輸出引腳STAT1和STAT2被設(shè)置為高阻狀態(tài)，PG輸出顯示沒有檢測到輸入電壓。
如果沒有檢測到輸入電壓（IN），休眠模式可以從其它任何狀態(tài)進(jìn)入。
c.上電復(fù)位模式
當(dāng)輸入電壓V（IN）>V（OUT）+VIN（DT）時，輸入電源被檢測到。當(dāng)輸入電源被檢測到后，BQ2406x從休眠模式轉(zhuǎn)變到上電復(fù)位模式。在該模式實施時，內(nèi)部定時器T（POR）啟動并且內(nèi)部所有模塊復(fù)位（上電復(fù)位）。一直到定時器溢出，STAT1和STAT2輸出顯示充電器關(guān)閉， 輸出指示輸入電源狀態(tài)沒有被檢測到。
在上電復(fù)位操作的后期，內(nèi)部比較器被啟動，STAT1、STAT2和引腳被激活。
d.待機(jī)模式
BQ24061/2/3/6中，待機(jī)模式在上電復(fù)位后開始，如果輸入檢測到電源并且為高電平。在待機(jī)模式，所選擇的IC模塊會工作并且控制邏輯會監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)和控制引腳來確定充電器是設(shè)置為開或者關(guān)閉模式。待機(jī)狀態(tài)下的靜態(tài)電流典型值是100uA。
如果 為高電平，待機(jī)模式可以從其它任何狀態(tài)進(jìn)入。如果沒有配備引腳，BQ2406x在上電復(fù)位之后將進(jìn)入開始充電模式。
e.開始充電模式
IC內(nèi)部所有模塊都被通電，BQ2406x準(zhǔn)備開始對電池包充電。當(dāng)控制邏輯確定新的充電周期開始的所有條件都具備的時候，就開始新的充電周期。在開始充電階段，所有的定時器都被復(fù)位，此后IC進(jìn)入充電模式。
f.充電模式
當(dāng)充電模式啟動時，BQ2406x執(zhí)行充電算法進(jìn)行充電。
g.延遲模式
當(dāng)電池包的溫度不在有效溫度范圍內(nèi)時，充電器就從其它任何狀態(tài)進(jìn)入延遲模式。在延遲模式，充電器設(shè)置成關(guān)閉狀態(tài)，但是定時器沒有被復(fù)位。
當(dāng)電池包的溫度恢復(fù)正常時就會恢復(fù)正常充電模式。
4、應(yīng)用注意
選擇輸入和輸出電容
在大多數(shù)應(yīng)用中，所要做的只是在輸入電源引腳加上一個高頻去耦電容。1uF陶瓷電容安裝在盡量靠近IN引腳和GND之間效果會比較好。在某些應(yīng)用中因為電源的特性和電纜的長度，也許需要增加濾波電容避免在熱插拔時IN引腳電壓超過最大額定電壓。
BQ2406x僅需一個很小的輸出電容來穩(wěn)定環(huán)路。在BAT和ISET之間接0.47uF陶瓷電容即可。
5、BQ2406x充電器設(shè)計示例
a.設(shè)計要求：
供電電壓=5V
快沖安全定時時間為5小時
快沖電流大概為750mA
不用電池溫度傳感器
b.計算
編程設(shè)定750mA沖電電流
RISET=[V（SET）×K（SET）/I（OUT）]
從電氣特性表可知V（SET）=2.5V
從電氣特性表可知K（SET）=335
RISET=[2.5V×335/0.75A]=1.12kΩ
選擇最接近的標(biāo)準(zhǔn)值，用1.13kΩ電阻連接在ISET（第6引腳）和地之間。
編程設(shè)定5小時安全定時器溢出：
R（TMR）=[T（CHG）/K（CHG）]
從電氣特性表可知K（CHG）=0.1hr/kW
K（TMR）=[5hrs/(0.1hr/=kW)]=50kΩ
選擇最接近的標(biāo)準(zhǔn)值，用49.9kΩ電阻連接在TMR（第2引腳）和地之間。
取消溫度傳感器功能
在TS輸入端加上范圍在VTS1～VTS2之間的電壓可以取消溫度傳感器功能。
從電氣特性表可知T（TS1）=30%×VIN
從電氣特性表可知V（TS2）=61%×VIN
大小為50%×Vin的電壓可以取消溫度傳感器功能，因此可以把2分壓器連接在Vin和地之間。2個1mΩ電阻使分壓器的能耗最小。
6、散熱措施
器件的功耗P是充電率和內(nèi)部功率PET上的電壓降的函數(shù)，當(dāng)對電池包充電時，它可用下面公式計算：
P=[V（IN）－V（OUT）]×I（OUT）
根據(jù)鋰離子電池的充電特性，最大功率消耗通常發(fā)生在充電周期的開始階段，就是電池的電壓最低的時候。
如果電路板設(shè)計的時候?qū)ι峥紤]不周，在最大輸入電壓和最低電池電壓的時候，有可能達(dá)不到編程快沖額定電流，因為熱環(huán)路可能會被激活從而有效的減小充電電流，以免溫度超過IC的結(jié)溫。
7、使用具有很大紋波的適配器
有些低成本的適配器只使用了半波整流，這會導(dǎo)致充電周期的某個階段適配器的輸出電壓低于電池電壓。為了能在上面說的情況下使用低成本的適配器，BQ2406x系列在沒有檢測到輸入電源的時候仍然會讓充電器保持最少30ms（典型值）的開狀態(tài)。該特性允許使用用50Hz網(wǎng)絡(luò)供電的外部低成本適配器。
在充電器關(guān)閉延遲期間，后門控制電路防止電流從電池倒流到適配器。必須注意的是引腳是沒有抗尖峰脈衡功能的，當(dāng)輸入電壓下降到低于輸出電壓的時候它立刻指示輸入電源丟失。如果電源頻繁地跌落又恢復(fù)，可以在PG和VSS之間接一個小電容防止信號不穩(wěn)定。
8、PCB布線注意事項
注意PCB布線非常重要，以下幾點可供參考：
為了獲得最佳性能，IN和GND（散熱焊盤）間的去耦合電容、OUT和GND（散熱焊盤）之間的輸出濾波電容應(yīng)該盡量靠近BQ2406x，連到IN、OUT和GND（散熱焊盤）的布線要短。
所有小電流GND的連接應(yīng)該跟電池的大電流充電或者放電通道分開。用一點接地的方式連接小信號地和電源地。
進(jìn)入IN和從OUT出來的大電流充電通道布線寬度必須考慮最大充電電流，以免在這些線路上出現(xiàn)電壓降。
BQ2406x采用增強(qiáng)散熱效果的MLP封裝。該封裝設(shè)計有散熱盤為IC和PCB之間提供有效的熱接觸。散熱盤同時也是器件的主地。把散熱盤連接到PCB地。 |
