LTC4054 凌特尔芯片-USB 锂电池充电概念阐述
USB接口锂电池充电简介
锂电池充电中的细节
安全的锂电池充电过程
我们可以购买到的正规移动电源/电池，大都使用了锂电池，手机、平板、mp3、相机里面也都有锂电池。准确来说是“锂电池电芯+充/放电控制电路”，因为锂电池电芯很脆弱，过低电压下放电、过高电压下充电都会永久损坏电芯。比如充电电压4.2V，如果采用4.25V充电，电芯必坏无疑。
鉴于锂电池如此敏感，大部分充电电路都直接使用现成的芯片控制锂电池充放电过程。
充电的过程是这样：
1、涓流充电阶段
先判断电池电压，如果电压低于最低电压则首先进行涓流充电。如果一开始电压就高于最低电压则直接进入第二个阶段：恒流充电。
最低电压根据电芯不同有不同的设定，基本都在2.5V-3.0V之间。涓流就是小电流的意思，多小的电流算小呢？0.06C-0.1C就算涓流。
C是什么？举例来说2000mAH的电池1C就是2000mA；5000mAH的电池1C就是5000mA。（大部分锂电池充电和放电都可以达到1C）；
对于这块电池来说0.1C就是188mA
2、恒流充电阶段
涓流充电到电池电压高于最小电压后，充电器以恒定电流给电池充电，这个恒定电流就是很多充电器上标注的多少多少安。比如iPhone4/4S是1A，iPad是2.1A。
恒流充电的过程中，电池电压也在逐渐升高，从最小电压上升到4.2V时恒流充电阶段终止，恒流过程实际能为电池充进40%-70%左右的电量。之后进入下一个阶段：恒压充电。
3、恒压充电阶段
恒定4.2V（±0.35%的精度）给电池充电，这个阶段里电流就不能维持恒定了，而是逐渐下降，当充电电流下降至0.1C后充电过程结束。这个阶段实际上可以充进60%-30%的电量。所以一块2000mAH的电池用1000mA的充电器充电时即便没有热损失出现，时间也会大于2小时。如果把电压转换中产生的废热算上也许实际充满电的时间超过3小时。
上图就是刚才所说的3个过程，所有锂电池充电时都要遵循这个规律，所以现在转而说到USB口给锂电池充电，中间就需要有控制电路和电压转换电路，不然4.5V-5V的电压加在锂电池上，电池直接就损坏了。
charging process
USB接口的“枚举”很重要
USB口对设备的识别
有一个比较专业的词“枚举（USB Enumeration）”，对USB设备来说是必须要经过的一步认证，在这个过程中USB控制器识别插入的设备是高速还是低调，硬件驱动的VID，供电需求等等信息。
所有接入USB口的设备在刚开始消耗的电流都不能超过100mA，只有在枚举过程后主机才决定是否可以给设备提供更高的电流。
如果没有枚举过程则USB口最多只能提供100mA的电流，如果用电器拉载超过100mA以上的负载，则USB 控制器会关闭USB口。
所有接入USB口的设备在刚开始消耗的电流都不能超过100mA，只有在枚举过程后主机才决定是否可以给设备提供更高的电流。
如果没有枚举过程则USB口最多只能提供100mA的电流，如果用电器拉载超过100mA以上的负载，则USB 控制器会关闭USB口。
这个过程好比一个公司，你就是USB设备，要进入公司首先要面试（枚举），你到了面试现场（第一次插入设备），面试官首先了解到你的外表，性别已经你要应聘的岗位（设备描述符），然后给你一个号，以后就开始按号叫人，当你被叫到就开始问你的专业知识，性格等（配置描述符），如果你比较合适（通过了枚举）你就会录取了，并且注册一个你的信息到公司（驱动安装，并且写入注册表）。等你下次来公司，只要把工号（PID，VID）报上，就知道是你来了。
当然，实际过程远比描述的详细和复杂。整个枚举过程发生在USB设备接到USB口上的前几秒钟，对用户是不透明的。
充电器控制器详解
下面我们用一个实际的控制器来举例，产品来自Linear Technology，型号是LTC4062，是非常常见的单块锂离子电池充电器的控制器
LTC4062控制器实物大小
下图控制器的输入可以接USB口电压，其实还可以接更宽，4.3V-8V的输入电压都可以。充电电流Ic的大小可以从0-1000mA自行设定。
设定方法是调整图中红色电阻Rp的阻值，充电电流Ic等于1000mA除以这个电阻的阻值。当满足涓流充电条件是充电电流自行降低到充电电流Ic的十分之一。
C/5是可以在高低恒流充电状态切换，不设定时就以Ic充电，设定为1就以Ic的五分之一充电。刚才所说的“枚举”过程也是在C/5端口内部设计实现的，就不再介绍芯片内部的结构了
Timer是充电终止的计时器，有多种方式终止充电，第一种是Timer和C/5之间可以接电容Ct，接上以后充电器将在3×107Ct小时后停止充电。还有另外一种终止充电的方式，判断充电电流大小停止充电。
上图看着会不会眼熟？其实就是第二页介绍锂电池充电过程的实际测试结果，第一个涓流阶段由于横轴很短所以没画出来，实际上这个过程一定存在。
手机电池使用中的3个误解
一：“电池用不用激活”？
答案是需要激活！但此过程在工厂中完成，用户没有能力完成。锂电池的激活过程是这样的：锂离子电池打开壳--灌输电解液--封口--化成，就是恒压充电，然后放电，如此进行几个循环，使电极充分浸润电解
液充分活化，直至容量达到要求为止，这个就是激活过程--分容，也就是说出厂后锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。另外，其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态，激活以后再封口，除非您拥有了电芯生产设备，否则没法完成。
二：“手机需要每次把电用光再充吗”？
不少朋友认为，锂电池必须将电量用光，否则也有可能出现记忆效应，其实这个概念最早来自镍镉电池，镍镉电池有记忆效应，如果不放尽电量，电池会随使用次数的增加而呈现出电量愈来愈少的状态，后来的镍氢电池已经得到了改进，已经没有明显的记忆效应，因为镍氢电池还是会出现一定程度的晶格化导致容量降低，仍然需要经常的彻底充放电来保持其正常的电量。而锂电池则基本上没有记忆效应，可以随时充放电而不会影响电池的容量。
从另一个角度来讲，电池记忆效应是指电池的可逆失效，即电池失效后可重新回复的性能。而锂电池是不可逆的，性能及容量只会随着使用而不断地减少，另外，消除电池记忆需要进行深充深放，也就是电池电压要到达1.0V，手机不可能坚持到电池电压到1V时关机。
多年的事实证明放电深度达99%以上的锂电用维修电源能激活的也只有半数,其余半数报废！虽然我们用手机不至于把电池用到深放电的电压范围，但也没必要每次都把电用到自动关机。
三：锂电池只能充放电500次
相信绝大部分消费者都听说过，锂电池的寿命是“500次”，500次充放电，超过这个次数，电池就“寿终正寝”了，许多朋友为了能够延长电池的寿命，每次都在电池电量完全耗尽时才进行充电，这也映证了第二个问题的出现。
假设一次完全放电的电量是Q，一块电池的周期为500次，那么它在寿命中提供的总电量是500Q，如果你每次都用光电，那么确实可以充500次，但如果你每次用了50%电量就充，那可以充1000次，以此类推，但因为电池中电量过少电压过低并不好。
在第二页我们也说过，过低电压时出现大电流充电，或者充电电压高于4.2V很多都会给电池造成永久损伤，所以电池还是随用随充最合理。
总结：
USB口给手机、MP3充电的过程的细节还有很多，使用的控制器在功能上也有区别，比如保护功能上，电压变换采用的电路上，以及不同电芯的锂电池充电停止条件也不同，这方面做的规范的厂商固然很多，但山寨厂的产品大都不顾及这些规范，所以买手机充电器或者USB-HUB时还是选择正规大品牌更好。
磷酸铁锂电池充电电路
磷酸铁锂电池充电器CN3059 磷酸铁锂电池是一种用磷酸铁锂（LiFePO4）材料作电池正极、用石墨作电池负极的新型锂离子电池。关于该电池的详细介绍请参看本刊9期磷酸铁锂动力电池一文。 磷酸铁锂电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6±0.05V、终止放电电压是2.0V。该电池与锂离子电池一样要求恒流、恒压充电，充电率范围是0.2～1C。 上海如韵电子有限公司在自主开发出单节锂电子充电器芯片CN3052及CN3056后，2007年又开发出性能更好的单节磷酸铁锂充电器芯片CN3058及CN3059，满足了市场的需求。本文将介绍CN3059。 特点与应用 CN3059是一种对单节磷酸铁锂电池进行恒流、恒压充电的充电器IC。用该IC 组成的充电器主要特点：充电电流可由一外设电阻RISET设定，最大充电电流可达1A；输入电压4～6V，可采用USB接口或4.5～6V输出电压（输出电流1000～1500mA）的AC/DC适配器供电；充电器电路简单、外围元器件少、成本低；对过放电（电池电压＜2.0V）的电池有小电流预充电模式；内部有功率器理电路，若芯片的结温超过115℃时能自动降低充电电流作过热保护，使用户可设置较大的充电电流，以提高充电效率；有两个LED分别作充电状态指示及充电结束指示；有输入电压过低（＜3.61V）时的输出锁存功能、自动再充电功能、电池温度监测功能；采用小尺寸、散热增强性的10引脚DFN封装；充电温度范围0～45℃或0～65℃(由充电电池参数决定)。 CN3059是磷酸铁锂电池的专用充电器IC，但它还有一个独特的特点：外设一个电阻RVSET，它可以增加恒压充电的输出电压。利用这个独特的特点，可以组成简易的3节镍氢电池充电器及4V铅酸电池充电器或锂离子电池充电器。 由CN3059组成的充电器适合充 0.5～4Ah的磷酸铁锂电池。其应用领域：矿灯、LED应急灯、警示灯；车模、船模、航模及电动玩具；在照相机中，用3.2V磷酸铁锂电池替代一次性3V锂电池（型号为CR123A），其外廓尺寸相同；通信装置；小型医疗仪器及野外测试仪器；小型电动工具等。另外，可采用CN3059组成充3节镍氢电池及4V铅酸电池的充电器等。 封装、引脚排列及功能 CN3059采用散热增强型10引脚小尺寸DFN封装，其引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所示。
了解一下锂电池充电IC的选择方案
随着手持设备业务的不断发展，对电池充电器的要求也不断增加。要为完成这项工作而选择正确的集成电路 (IC)，我们必须权衡几个因素。在开始设计以前，我们必须考虑诸如解决方案尺寸、USB标准、充电速率和成本等因素。必须将这些因素按照重要程度依次排列，然后选择相应的充电器IC。本文中，我们将介绍不同的充电拓扑结构，并研究电池充电器IC的一些特性。此外，我们还将探讨一个应用和现有的解决方案。 锂离子电池充电周期 锂离子电池要求专门的充电周期，以实现安全充电并最大化电池使用时间。电池充电分两个阶段：恒定电流 (CC) 和恒定电压 (CV)。电池位于完全充满电压以下时，电流经过稳压进入电池。在CC模式下，电流经过稳压达到两个值之一。如果电池电压非常低，则充电电流降低至预充电电平，以适应电池并防止电池损坏。该阈值因电池化学属性而不同，一般取决于电池制造厂商。一旦电池电压升至预充电阈值以上，充电便升至快速充电电流电平。典型电池的最大建议快速充电电流为1C(C=1 小时内耗尽电池所需的电流)，但该电流也取决地电池制造厂商。典型充电电流为~0.8C，目的是最大化电池使用时间。对电池充电时，电压上升。一旦电池电压升至稳压电压(一般为4.2V)，充电电流逐渐减少，同时对电池电压进行稳压以防止过充电。在这种模式下，电池充电时电流逐渐减少，同时电池阻抗降低。如果电流降至预定电平(一般为快速充电电流的10%)，则终止充电。我们一般不对电池浮充电，因为这样会缩短电池使用寿命。图1 以图形方式说明了典型的充电周期。 线性解决方案与开关模式解决方案对比 将适配器电压转降为电池电压并控制不同充电阶段的拓扑结构有两种：线性稳压器和电感开关。这两种拓扑结构在体积、效率、解决方案成本和电磁干扰(EMI) 辐射方面各有优缺点。我们下面介绍这两种拓扑结构的各种优点和一些折中方法。 一般来说，电感开关是获得最高效率的最佳选择。利用电阻器等检测组件，在输出端检测充电电流。充电器在CC 模式下时，电流反馈电路控制占空比。电池电压检测反馈电路控制CV 模式下的占空比。根据特性集的不同，可能会出现其他一些控制环路。我们将在后面详细讨论这些环路。电感开关电路要求开关组件、整流器、电感和输入及输出电容器。就许多应用而言，通过选择一种将开关
磷酸铁锂电池及充电器原理结构
磷酸铁锂电池及充电器原理结构 ?随着科学技术的发展及电化学材料及工艺技术的进步，人们不断地研究、开发出新型电池材料及新型电池。继镍镉、镍氢可充电电池之后，在1991年开发出可充电的锂离子电池，1995年又推出性能更好的聚合物锂电池，到2002年后，新型磷酸铁锂电池又问世。 2），另外还有少数采用氧化锰锂（LiMn2O4）及氧化镍锂（LiNiO2）作正极材料。新型磷酸铁锂电池是一种用磷酸铁锂（LiFePO4）作电池正极，用石墨作负极的锂离子电池。它的工作原理与锂离子电池完全相同，是锂离子电池家族中的新成员。 4电池。 4电池应是最便宜的。另外它具有放电平台特别平坦、能用大放电率放电（5~10C）、特别安全（不会因过充电、过放电、甚至短路时发生燃烧或爆炸）、循环寿命长、对环境无污染等特点，作为大电流输出的动力电池，它的性能是最佳的。 4正极材料，有一些工厂已小批量生产各种不同容量的LiFePO4电池（容量从几百mAh到几百Ah）。由于生产时间不长、产量不大，还是初创阶段，因此目前在价格上比同样容量的锂离子电池还贵，但是还供不应求，经常发生缺货。这种现象将在1~2年内得到改进。到那时LiFePO4电池的价格更齐全、质量进一步提高，价格也更便宜，应用将更广泛。 1. LiFePO4电池主要特点 4电池可在2~10C放电率范围长期工作，甚至于在10秒短时间内可达20C的放电率。采用LiFePO4电池作为动力的汽车有极好的加速性能、用作电动工具手电钻电源时则有高的钻孔速度，并能对硬度较大的材料进行钻孔。 4电池在不同放电率时的放电特性如图1所示。 图1 图2 4电池的放电特性是极好的； 4电池作循环寿命试验，其结果是：锂离子动力电池做了300个循环后，其放电容量已降到85%；而LiFe PO4电池做了500个循环后，其放电容量还大于95%。 4电池做了300个循环放电容量还大于80%。
磷酸铁锂电池保护芯片S-8209A系列的应用示例
CMOS IC 应用手册 S-8209A 系列的应用示例 Rev.1.0_00 精工电子有限公司 1 S-8209A 系列是带电量平衡功能的电池保护用IC 。 本应用手册是说明有关使用S-8209A 系列的具有代表性的电路连接示例的参考资料。 有关产品的详情和规格，请确认该产品的数据表。 使用S-8209A 系列可构成以下应用电路。 ? 2节以上的多节电池串联保护电路 ? 带电量平衡功能的电池保护电路
CMOS IC 应用手册 S-8209A 系列的应用示例 Rev.1.0_00 精工电子有限公司 2 目 录 1. 使用S-8209A 系列的多节电池串联保护电路 (3) 1.1 电池保护IC 的连接示例......................................................................................................................................3 1.2 工作说明...........................................................................................................................................................4 1.2.1 通常状态......................................................................................................................................................4 1.2.2 禁止充电状态...............................................................................................................................................5 1.2.3 禁止放电状态...............................................................................................................................................6 1.2.4 电量平衡功能...............................................................................................................................................7 1.2.5 延迟电路......................................................................................................................................................7 1.3 时序图..............................................................................................................................................................8 1.3.1 过充电检测...................................................................................................................................................8 1.3.2 过放电检测 (9) 2. 备有过放电状态通信功能的应用电路示例 (10) 2.1 电池保护IC 的连接示例....................................................................................................................................10 2.2 工作说明.........................................................................................................................................................11 2.3 过放电检测的时序图 (12) 3. 注意事项 (13) 4. 相关资料 (13)
SLM6900多节电池充电IC芯片电路
________________________特性 ●宽电压输入范围 ●300KHz 固定开关频率 ●预设三节或四节锂电池输出电压或充饱电压通过外围分压电阻设置●输出电压精度达到±1.0% ●充电状态双输出、无电池和故障状态显示●低电压涓流充电功能●软启动限制了浪涌电流●电池温度监测功能●极高的防浪涌电压能力● 采用TSSOP-14L 封装 ________________________应用 ●手持设备●笔记本电脑 ●便协式工业或医疗设备●电动工具 ● 锂电池或磷酸铁锂电池 ________________________概述 SLM6900是一款支持多类型锂电池或磷酸铁锂电池的充电电路，它预置了三节或四节锂电池充电模式，同时也支持通过外围分压电阻调节的其它输出电压模式。它是采用300KHz 固定频率的同步降压型转换器，因此具有很高的充电效率，自身发热量极小。 SLM6900包括完整的充电终止电路、自动再充电和一个精确度达±1.0%的充电电压控制电路，内部集成了输入低电压保护、输出短路保护、电池温度保护等多种功能。 SLM6900采用TSSOP-14L 封装，外围应用简单，作为大容量电池的高效充电器。 __________________最大额定值 ●COMP ：-0.3V~7.5V ●VIN ：-0.3V~45V （瞬时）-0.3V~30V （连续） ●其它脚：-0.3V~VIN+0.3V ●BAT 短路持续时间：连续●最大结温：145℃ ●工作环境温度范围：-40℃~85℃●贮存温度范围：-65℃~125℃● 引脚温度（焊接时间10秒）：260℃
引脚功能表 ____________________________________________________ 引脚名称说明 1DRV驱动管栅驱动 2PVCC驱动管驱动电压输入 3VCC芯片电源输入 4NCHRG电池充电指示 5NSTDBY电池完成指示 6NTC电池温度检测 7SEL充饱电压方案选择 8COMP环路稳定性补偿 9FB电池电压反馈 10ISN充电电流检测负端 11ISP充电电流检测正端 12GND小信号地 13PGND驱动管驱动地 14GVC驱动管栅电压钳位
bq2057锂电池充电芯片应用
先进的锂电池线性充电管理芯片BQ2057及其应用 北京理工大学机电工程学院魏维伟李杰 摘要：本文介绍美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池充电器BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V或4.2V)或双节(8.2V或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP、TSSOP和SOIC的可选封装形式，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP、TSSOP和SOIC三种封装形式。其型号如表2－1所示，有BQ2057、BQ2057C、BQ2057T和BQ2057W四种信号，分别适合4.1V、4.2V、8.2V和8.4V的充电需要。 元件型号充电电压 BQ2057 4.1V BQ2057C 4.2V BQ2057T 8.2V BQ2057W 8.4V BQ2057的引脚功能描述如下： ?VCC (引脚1):工作电源输入； ?TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度； ?STA T(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态； ?VSS (引脚4):工作电源地输入； ?CC (引脚5):充电控制输出； ?COMP(引脚6):充电速率补偿输入； ?SNS (引脚7):充电电流感测输入； ?BA T (引脚8):锂电池电压输入；
磷酸铁锂电池充电器CN3059的原理应用
磷酸铁锂电池充电器CN3059的原理应用 磷酸铁锂电池是一种用磷酸铁锂（LiFePO4）材料作电池正极、用石墨 作电池负极的新型锂离子电池。 ?磷酸铁锂电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6±0.05V、终止放电 电压是2.0V。该电池与锂离子电池一样要求恒流、恒压充电，充电率范围是0.2～1C。 ?上海如韵电子有限公司在自主开发出单节锂电子充电器芯片CN3052及 CN3056后，2007年又开发出性能更好的单节磷酸铁锂充电器芯片CN3058 及CN3059，满足了市场的需求。本文将介绍CN3059。 ?特点与应用 ?CN3059是一种对单节磷酸铁锂电池进行恒流、恒压充电的充电器IC。用 该IC组成的充电器主要特点：充电电流可由一外设电阻RISET设定，最大 充电电流可达1A；输入电压4～6V，可采用USB接口或4.5～6V输出电压（输出电流1000～1500mA）的AC/DC适配器供电；充电器电路简单、外围元器件少、成本低；对过放电（电池电压＜2.0V）的电池有小电流预充电模式；内部有功率器理电路，若芯片的结温超过115℃时能自动降低充电电流 作过热保护，使用户可设置较大的充电电流，以提高充电效率；有两个LED 分别作充电状态指示及充电结束指示；有输入电压过低（＜3.61V）时的输出锁存功能、自动再充电功能、电池温度监测功能；采用小尺寸、散热增强性 的10引脚DFN封装；充电温度范围0～45℃或0～65℃(由充电电池参数决定)。 ?CN3059是磷酸铁锂电池的专用充电器IC，但它还有一个独特的特点：外 设一个电阻RVSET，它可以增加恒压充电的输出电压。利用这个独特的特点，
锂电池线性充电管理芯片LTC4065及其应用
锂电池线性充电管理芯片LTC4065及其应用 摘要锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，近年来已经成为微型移动终端设备的首选电源。本文介绍了基于LTC4065芯片的线性充电管理方案，仅需要非常少的外围元件配合，就可以实现低成本、超小尺寸的单节锂电池充电管理。 关键词锂电池充电管理LTC4065 SG2003 随着移动计算技术和无线通信技术的发展，微型移动终端设备在移动数据采集、传输、处理及个人信息服务等领域得到越来越多的应用。锂电池因其体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，近年来已经成为微型移动终端设备的首选电源。锂电池的特性以及应用环境的需求，对微型移动终端设备充电方案的设计提出了更高的要求。因此在充电方案的设计中需要综合考虑成本、体积、噪声、效率等因素。 LTC4065是一款用于单节锂电池的完整恒定电流／恒定电压线性充电管理芯片，可提供高达750 mA且准确度为5％的可设置的充电电流，并支持直接使用USB端口对单节锂电池进行充电。同时其热反馈功能可调节充电电流，以便在大功率工作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制，确保安全工作。由于采用了内部MOSFET架构，因此无需使用外部检测电阻器或隔离二极管。很少的外部元件数目加上其2 mm×2 mm DFN封装，使得LTC4065尤其适合无线PDA、蜂窝电话、无线传感器终端等应用。功能齐全的LTC4065还包括自动再充电、低电池电量充电调节、软启动等丰富功能。 1 LTC4065的引脚功能 LTC4065采用了热处理能力较强的6引脚小外形封装(DFN)，且实现产品无铅化，底部采用裸露衬垫，直接焊接至PCB以实现电接触和额定散热性能。引脚排列如图1所示。 各引脚功能如下： 引脚1，GND，接地端。 引脚2，CHRG，漏极开路充电状态输出。充电状态指示引脚具有三种状态：下拉、2 Hz 脉动和高阻抗状态。该输出可以被用作一个逻辑接口或一个LED驱动器。对电池进行充电时，有一个内部N沟道MOSFET将GHRG引脚拉至低电平。当充电电流降至全标度电流的10％时，CHRG引脚被强制为高阻抗状态。如果电池电压处于2．9 V以下的持续时间达到充电时间的1／4，则认为电池失效，而且CHRG引脚将以2 Hz的频率脉动。 引脚3，BA T，充电电流输出。该引脚向电池供应充电电流，并将最终浮动电压调节至4．2 V。该引脚上的一个内部精确电阻分压器负责设定此浮动电压，并在停机模式时断接。 引脚4，VCC，正输入电源。该引脚向充电器供电。VCC的变化范围是3．75～5．5 V。该引脚应通过一个最小1μF的电容器进行旁路。当VCC处于BA T引脚电压的32 mV以内时，LTC4065进入停机模式，从而使IBA T降至约1μA。 引脚5，EN，使能输入引脚。把该引脚拉至手动停机门限(一般为O．82 V)以上，将把LTC4065置于停机模式。在停机模式中，LTC4065的电源电流低于20μA。使能为缺省状态，但不用时应将该引脚连至GND。 引脚6，PROG，充电电流设置和充电电流监视引脚。充电电流是通过连接一个精度为1％的接地电阻器RPROG来设置的。 2 工作原理 LTC4065主要是为实现对单节电池充电而设计的线性电池充电管理芯片。该芯片利用其内部功率MOSFET对电池进行恒流和恒压充电。充电电流可利用外部电阻编程设定，最大
锂电池保护芯片均衡充电设计
锂电池保护芯片均衡充电设计 常用的均衡充电技术包括恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。成组的锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能；多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU,通过和保护芯片的串行通讯（如I2C总线）来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。 ?本文针对动力锂电池成组使用，各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护，充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题，设计了采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充电功能的电池组保护板。仿真结果和工业生产应用证明，该保护板保护功能完善，工作稳定，性价比高，均衡充电误差小于50mV。 ?锂电池组保护板均衡充电基本工作原理 ?采用单节锂电池保护芯片设计的具备均衡充电能力的锂电池组保护板示意图如图1所示。其中：1为单节锂离子电池；2为充电过电压分流放电支路电阻；3为分流放电支路控制用开关器件；4为过流检测保护电阻；5为省略的锂电池保护芯片及电路连接部分；6为单节锂电池保护芯片（一般包括充电控制引脚CO,放电控制引脚DO,放电过电流及短路检测引脚VM,电池正端VDD,电池负端VSS等）；7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极；8为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极；9为充电控制开关器件；10为放电控制开关器件；11为控制电路；12为主电路；
锂电池充电保护方案
方案一：BP2971 电源管理芯片 特点 ·输入电压区间（Pack+）：～12V ·FET 驱动 CHG和DSG FET驱动输出 ·监测项 过充监测 过放监测 充电过流监测 放电过流监测 短路监测 ·零充电电压，当无电池插入·工作温度区间： Ta= -40～85℃·封装形式: 6引脚 DSE（） 应用 ·笔记本电脑 ·手机 ·便携式设备 绝对最大额定值 ·输入电源电压：～7V
·最大工作放电电流：7A ·最大充电电流： ·过充保护电压（OVP）： ·过充压延迟： ·过充保护电压（释放值）：·过放保护电压（UVP）：·过放压延迟：150ms ·过放保护电压（释放值）： ·充电过流电压（OCC）：-70mV ·充电过流延迟：9ms ·放电过流电压（OCD）：100mV ·放电过流延迟：18ms ·负载短路电压：500mV ·负载短路监测延迟：250us ·负载短路电压（释放值）：1V 典型应用及原理图
图1：BP2971应用原理图 引脚功能 NC（引脚1）：无用引脚。 COUT（引脚2）：充电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过充电压被V-引脚所监测到 DOUT（引脚3）：放电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过放电压被V-引脚所监测到 VSS (引脚4)：负电池链接端。此引脚用于电池负极的接地参考电压 BAT（引脚5）：正电池连接端。将电池的正端连接到此管脚。并用的输入电容接地。 V-（引脚6）：电压监测点。此引脚用于监测故障电压，例如过冲，过放，
过流以及短路电压。 芯片功能原理图 芯片功能性模式 监测参数 参数可变（选）区间过充监测电压～ 50mV steps V OVP
锂电池组保护板均衡充电基本工作原理
成组锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能;多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU，通过和保护芯片的串行通讯（如I2C总线）来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。 本文针对动力锂电池成组使用，各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护，充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题，设计了采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充电功能的电池组保护板。仿真结果和工业生产应用证明，该保护板保护功能完善，工作稳定，性价比高，均衡充电误差小于50mV。 锂电池组保护板均衡充电基本工作原理 采用单节锂电池保护芯片设计的具备均衡充电能力的锂电池组保护板示意图如图1所示。其中：1为单节锂离子电池;2为充电过电压分流放电支路电阻;3为分流放电支路控制用开关器件;4为过流检测保护电阻;5为省略的锂电池保护芯片及电路连接部分;6为单节锂电池保护芯片（一般包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS等）;7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极;8为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极;9为充电控制开关器件;10为放电控制开关器件;11为控制电路;12为主电路;13为分流放电支路。单节锂电池保护芯片数目依据锂电池组电池数目确定，串联使用，分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护。该系统在充电保护的同时，通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电，该方案有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法，降低了锂电池组充电器设计应用的成本。
一款锂电池充电管理芯片的研究与设计
一款锂电池充电管理芯片的研究与设计 林超 【摘要】：锂离子电池是目前便携式电子产品中使用最为广泛的可充电电池。而且随着电池容量的不断提高，锂离子电池将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。由于锂离子电池本身电学特性的原因，几乎每一块锂离子电池都需要一个充电管理芯片来提供充放电保护以延长其使用寿命。本文设计并实现一款成本较低、应用广泛，性能优良的锂电池充电管理芯片。采用全定制设计思想，完成了从底层电路开始到整个芯片电路的正向设计，实现了过放电保护、过充电保护、短路保护、过温保护以及涓流充电、恒流充电、恒压充电等控制功能。芯片内部用来驱动充电晶体管的MOS管耐压高达30V以上，在不外加扩展电路的情况下，可设计成多节串联电池的充电电路。低压线性稳压器集成在芯片内部，提高了集成度，使芯片具有较小的面积，降低了成本。芯片的外围电路既可以设计成线性控制也可采用PFM控制，应用电路简单。 此外，改变芯片应用电路的外围电阻就可以调节芯片的恒流充电电流、预充电（涓流充电）截止电压、恒压充电电压和电池充满判断电流。这使得芯片具有很强的适用性，能够应用在很多不同的场合。芯片采用CSMC0.5um DPTM Mixed Signal工艺，使用Cadence工具完成电路设计、仿真、版图设计和验证。仿真结果表明，在电池温度端检测电压大于4.51 V时，充电终止，表明此时电池没有接入；当电池温度检测端电压大于0.05V且小于0.5V 时，充电电流为24mV/Rs；当电池温度检测端电压大于0.5V且小于4.51V时，芯片系统正常工作，此时涓流充电电流为24mv/Rs，预充电结束判断电压为0.61V，恒流充电电流为240mv/Rs，恒压充电判断电压为1.21V，充饱判断电流为24mV/Rs，这些参数均符合设计指标，并且电池充电曲线也符合设计预期。仿真成功后进行版图设计和验证，最终导出GDS文件去foundry流片。 【关键词】：锂电池锂电池充电管理芯片三阶段充电法锂电池充放电保护过温保护【学位授予单位】：西安电子科技大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2012 【分类号】：TM912 【目录】： ?摘要3-4 ?ABSTRACT4-8 ?第一章绪论8-14 ? 1.1 课题研究背景及意义8-10 ? 1.2 锂电池充电管理芯片的研究现状及发展趋势10-11 ? 1.3 本文的主要工作及内容安排11-14 ?第二章锂电池充电管理芯片设计基础14-24 ? 2.1 锂电池工作原理14-15 ? 2.2 锂电池的电学性能及其充电保护要求15-17
锂电池保护芯片原理
锂电池保护原理 锂电池保护板是对串联锂电池组的充放电保护；在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值（一般±20mV），实现电池组各单体电池的均充，有效地改善了串联充电方式下的充电效果；同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态，保护并延长电池使用寿命；欠压保护使每一单节电池在放电使用时避免电池因过放电而损坏。 成品锂电池组成主要有两大部分，锂电池芯和保护板，锂电池芯主要由正极板、隔膜、负极板、电解液组成；正极板、隔膜、负极板缠绕或层叠，包装，灌注电解液，封装后即制成电芯，锂电池保护板的作用很多人都不知道，锂电池保护板，顾名思义就是保护锂电池用的，锂电池保护板的作用是保护电池不过放、不过充、不过流，还有就是输出短路保护。 01锂电池保护板组成
1、控制ic， 2、开关管，另外还加一些微容和微阻而组成。控制ic 作用是对电池的保护，如达到保护条件就控制mos进行断开或闭合（如电池达到过充、过放、短路、过流、等保护条件），其中mos管的作用就是开关作用，由控制ic开控制。锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流。 02保护板的工作原理 1、过充保护及过充保护恢复 当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续，VCR 必须小于VC一个定值，以防止频繁跳变。 2、过放保护及过放保护恢复 当电池电压因放电而降低至设定值VD（2.3-2.5V，具体过充保护电压取决于IC）时，VD2翻转，以短时间延时后，使Dout变为低电平，T2截止，放电停止，当电池被置于充电时，内部或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。 3、过流、短路保护 当电路充放回路电流超过设定值或被短路时，短路检测电路动作，使MOS管关断，电流截止。
铁锂蓄电池充电器CN3060 CN3059 CN3058
一款锂蓄电池多用充电器 电子报2012 14期 一般的锂电池充电器是不能改变充电电流的，对于电子爱好者而言，能有一台能适应多种电流、特别是有小电流挡的锂电充电器则是梦寐以求的事情。现在有一些小容量锂蓄电池的问世(如目前被大量使用的2016、2025、2032的一类纽扣锂蓄电池)的确给人们带来了很多方便。但是这类蓄电池容量只有20～40mA.h 时，充电电流要求很小，而个别厂家却趁机配套生产出价格昂贵的小电流充电器上市，可是由于它的单一性和价格问题受不到大伙的青睐。 笔者认真研究了充电集成电路CN3060，并用它制作了一台多 功能充电器，既能充锂离子电池也能充磷酸铁锂电池，还有多挡位 的电流可选，使用起来比较方便。 CN3060是CN3058和CN3059的换代产品，为九脚直列的 HSIP9的封装形式，固定、焊接非常便利(图1)。该器件是为单节 磷酸铁锂可充电池进行恒压恒流充电而设计的，内部设定的磷酸铁 锂电池的恒压充电值为3.6V ，但根据器件厂家提供的有关资料在 它的FB 脚和BA T 脚之间添加一只电阻也可以改变它的恒压值。 据厂家资料里的计算公式得出，要使这个电压为锂离子电池的充电恒压值4.2V ，则这个电阻约为197k Ω(该值越精准越好)，如果在这个电阻两端并上一只单刀单掷开关，就成了两种不同锂电池的充电器了。由于CN3060芯片的功率所限，这个充电器的最大充电电流为1A 。这个电流的设置，是通过外部的电阻而设定的，通过不同的电阻接入ISET 脚和“地”之间，得到不同的恒流电流值。为了满足各种小容量电池的需要笔者选用 —了11挡的波段开关，使电流可选范围比较宽，基本能满足需要。 爱好者在制作时，也可以根据公式1800=I ×R 来自 行变更设计(公式中电流的单位为A ，电阻的单位为Ω)。 该器件的CNRG 端子接一红光LED ，通过降压电阻 R1和电源正极相接，充电时亮灯。DONE 端子接一绿光 LED ，通过R2和正极相接，充电结束时亮灯。 TEMP 端子设计是用来测量电池温度的，在本电路 中无须接地，以防对器件内部进行干扰。 NC 端子是空脚也应接地。该器件还在设计上为了激 活深度放电的电池在电池电压低于2.05V 时，采用小电 流预充的模式来修复电池，当电压达到2305V 以上时； 能自动转入正常充电。CN3060供电要求电源4～6V 电 流1A ，笔者采用5V ／1A 的开关电源来供电效果良好(电 源、波段开关和CN3060电子市场都有售共计不超九元)。 制作时可找一个原来装硫磺乳膏的塑料圆盒，盒盖 里面衬一块薄一点的三合板，以使盒盖坚挺，波段开关 在中心将旋转轴穿出盒盖外固定，用一圆白卡纸片粘在 盒盖上部，相应位置画上刻度，标上电流数值，电源拆 去外壳，固定在盒底中部，并将电源线从侧面打孔引出， 两个指示灯和小开关也固定在盒盖上，充电的黑红两线 从侧面引出，各焊一鱼夹，鱼夹上各附一只外皮镀有金 属的小磁钢。 焊接内部接线时，由于CN3060的芯片内阻抗很高，必须要用无静电电烙铁，要尽量缩短连线，CN3060的散热片上可补一块较厚的铝片，以帮助散热，整个电路无需调整，就可以充电了(见图2)。 充电肘，电池如果有引线可用鱼夹，无引线可用导电的小磁钢连接电池。要注意，当开关置于磷酸铁锂挡时，却充了锂离子电池，结果只是充不满而已，而当开关置于锂离子挡时，如果充磷酸铁锂电池，会造成电池的永久性损坏!这一点要提醒大家，千万要注意，接通电源前再确认一下!还要注意在盒的上部、下部各钻一些散热孔以防热量聚集(见图3)。充电时仅红灯亮，充足时红灯灭绿灯亮，如果接上电池红灯闪烁，而绿灯亮，则是电池没有接好。 1TEMP温度检测端，接地2ISET充电电流设置端3CND电源、输出地 4VlN 输入电源正极端5NC 空脚、接地6BAT充电输出正极端7DONE充电结束指示端，接绿灯 8CNRG充电状态指示端，接红灯9阳充电电压检测端
锂电池充电管理芯片BQ24025
锂电池充电管理芯片BQ24025 一、特性 ●体积小，MLP封装 ●可以采用AC电源适配器或者USB电源充电，并能够自主选择 ●USB电源充电下，可以选择100mA、500mA两种充电电流 ●低压差比 ●内部集成定时器 ●低功耗情况下自动进入睡眠模式 ●工作时允许结温：—40~125℃，存储温度：—60~150℃ ●应用范围：PDA、MP3 player、数码相机、网络产品、智能电话等 二、引脚功能 AC：AC适配器电源输入端 USB：USB电源输入端 STAT1、STAT2：充电状态 VSS：电源、信号地 ISET1：设置AC适配器供电时的 充电电流；设置AC充电 或USB充电时的中止电 流 ISET2：设置USB充电时的充电 电流 /CE：充电使能（高电平禁止充 电，低电平允许充电，下 降沿充值所有定时器及定 时器出错状态 TS：温度检测输入 OUT：充电电流输出 三、电气参数 输入电压范围：—0.3~7.0V
功耗：40℃以下1.5W ， AC 输入电压范围：最低：4.5V ，最高：6.5V USB 输入电压范围：最低：4.35，最高：6.5V AC 输入电流Icc ：典型值1.2mA ，最大值2.0mA 输出电压：4.2V AC 充电时输出电流：最小50mA ，最大1000mA USB 充电时输出电流：100mA 时最小80mA ，最大100mA ；500mA 时最小400mA ，最大500mA 控制信号低电平：≤0.4V 控制信号高电平：≥1.4V 四、BQ24025工作模式及相关参数设置 ● 充电电源选择：AC 适配器提供的电源优先 ● 温度保护 采用温敏电阻检测蓄电池的温度，将得到的电压信号输入到TS 引脚。芯片内部有两个比较电压V （LTF ）（典型值2.5V ）和V （HTF ）（典型值0.5V ），当TS 引脚的电压在这两个电压值之间时，可以正常充电，一旦超出这个范围立即通过内部的功率FET 停止充电并暂停充电定时器（不复位），当温度回到正常范围时恢复充电。采用一个103AT 系列的温敏电阻时，温度保护范围是0~45℃，用户可以通过增加两个电阻来修改温度保护范围。如下图所示，其中I TS =102uA ，
EUP8207 两节锂电池充电管理
DS8207 Ver 1.1 May 2011 1 Switch Mode Li-Ion/Polymer Battery Charger DESCRIPTION The EUP8207 is a constant current, constant voltage Li-Ion battery charger controller that uses a current mode PWM step-down (buck) switching architecture. With a 500kHz switching frequency, the EUP8207 provides a small, simple and efficient solution to fast charge one (4.2V) or two (8.4V) cell lithium-ion batteries. The EUP8207 charges the battery in three phases: conditioning, constant current, and constant voltage. An external sense resistor sets the charge current with ±10% accuracy. An internal resistor divider and precision reference set the final float voltage to 4.2V per cell with ±1% accuracy. An internal comparator detects the near end-of-charge condition while an internal timer sets the total charge time and terminates the charge cycle. The EUP8207 automatically re-starts the charge if the battery voltage falls below an internal threshold, 4.05V per cell. The EUP8207 also automatically enters sleep mode when DC supplies are removed. The EUP8207 is available in the 8-lead SOP and 10-lead TDFN packages. Typical Operating Performance Efficiency vs Input voltage E F F I C I E N C Y (%) Input Voltage (V) FEATURES Wide Input Supply V oltage Range: 4.8V to 20V – 4.2 Version 8.9V to 20V – 8.4 Version 8.9V to 20V – 8.4A Version 500kHz Switching Frequency End-of-Charge Current Detection Output 7 Hour Charge Termination Timer ±1% Charge V oltage Accuracy ±10% Charge Current Accuracy Low 10μA Reverse Battery Drain Current Automatic Battery Recharge Automatic Trickle Charging of Low V oltage Batteries Automatic Sleep Mode for Low Power Consumption Battery Temperature Sensing Stable with Ceramic Output Capacitor 8-Lead SOP and 10-Lead TDFN Packages RoHS Compliant and 100% Lead (Pb)-Free APPLICATIONS Small Notebook Computer Portable DVD Handheld Instruments Efficiency vs Input voltage E F F I C I E N C Y (%) Input Voltage (V)
SD8001 4.2V 800mA 线性锂电池充电管理IC
SD8001SD8001SD8001SD8001SD8001SD8001SD8001SD8001线性锂离子电池充电器 描述 是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器。其SOT 封装与较少的外部元件数目使得成为便携式应用的理想选择。可以适合USB 电源和适配器电源工作。 由于采用了内部PMOSFET 架构，加上防倒充电路，所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。充电电压固定于4.2V ，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，将自动终止充电循环。当输入电压（交流适配器或USB 电源）被拿掉时，自动进入一个低电流状态，将电池漏电流降至2uA 以下。也可将置于停机模式，以而将供电电流降至45uA 。的其他特点包括充电电流监控器、欠压闭锁、自动再充电和一个用于指示充电结束和输入电压接入的状态引脚。 特点 ·高达800mA 的可编程充电电流； ·无需MOSFET、检测电阻器或隔离二极管； ·用于单节锂离子电池、采用SOT23-5封装的完 整线性充电器； ·恒定电流/恒定电压操作，并具有可在无过热危 险的情况下实现充电速率最大化的热调节功能； ·直接从USB 端口给单节锂离子电池充电； ·精度达到±1%的4.2V 预设充电电压； ·用于电池电量检测的充电电流监控器输出； ·自动再充电； ·充电状态输出引脚； ·C/10充电终止； ·待机模式下的供电电流为45uA； ·2.9V涓流充电器件版本； ·软启动限制了浪涌电流； ·采用5引脚SOT-23封装。 应用 ·蜂窝电话、PDA、MP3播放器； ·充电座； ·蓝牙应用。 典型应用典型应用 600mA 单节锂离子电池充电器 完整的充电循环（750mAh 电池） 绝对最大额定值 ·输入电源电压（V CC ）：-0.3V～10V ·PROG：-0.3V～V CC +0.3V ·BAT：-0.3V～7V ·：-0.3V～10V ·BAT 短路持续时间：连续 ·BAT 引脚电流：800mA ·PROG 引脚电流：800uA ·最大结温：125℃ ·工作环境温度范围：-40℃～85℃ ·贮存温度范围：-65℃～125℃ ·引脚温度（焊接时间10秒）：260℃ SD8001 1