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电池管理充电IC识别电池插入的原理

现有的许多电池充电解决方案都使用充电管理IC,可以实现充电电流调节,充电电压保护等。其中,识别电池是否插入也是基本功能之一。

对于可拆卸电池产品来说,识别电池是否插入也是一个重要问题,因此以微源的LP28300电池充电IC为例,分析电池是否插入。

以下是LP28300检测电池的逻辑图。

 

LP28300电池检测逻辑示意图
LP28300电池检测逻辑示意图


当连接到电池充电IC的引脚上的电压下降时,下降的原因主要是因为电池随负载放电或电池被拉出。当电池电压下降到电压点进行重新充电时,电池充电IC首先检测电池是否插入,并进入电池检测逻辑,然后重新充电。

使能检测电流I_DETECT=400uA,使能持续时间t_DETECT=1s,以便让电池电流输入到内部IC。在检测电池引脚电压是否大于V_SHORT的使能期间,LP28300中V_SHORT定义如下。

 

LP28300参数定义

 

在识别V_BAT>V_SHORT时,意味着电池插入正常,可以进入充电逻辑判断,如果V_BAT

V_BAT

 

LP28300参数定义

 

V_OVP是电池端的充电过压保护电压。当超过该点时,它将触发电池充电IC进行过压保护。因此,如果不插入电池,t_WAKE期间电池端的电压将V_OVP,电池检测将进入启动循环检测并从(1)再次开始循环。如果有电池,电池将从过放电保护状态中恢复,电压将下降到电池电压,则判断电池存在并进入充电逻辑。

鉴于上述分析,可以知道,当电池未插入时,电池检测端的电压会在0到V_OVP之间跳跃。当电池在检测时插入时,它将恢复到电池电压,如下所示。


电池电压图
电池电压图


二、一个好的电池充电IC应该是什么样的?
安全。作为电源产品使用安全仍然很重要,毕竟充电IC爆炸是可能的。所以选择3C认证的电池充电IC。通常没有安全问题。

权力。对于电池充电IC电源的选择,这取决于您这边需要多少电量。

兼容性。电池充电IC不仅要快速充电,还要广泛充电。由于需要充电范围很广,因此有必要考虑兼容性问题。

体积小。电池充电IC仍用于充电。考虑到它的实用性,不需要很多,但应该易于携带。

成本。作为一个好的电池充电IC,还必须考虑性价比。功率越高,充电IC的价格就越高。


三、如何解决电池充电IC的功耗问题?
为了在脑海中形成对电池充电IC最简单的理解,将其视为具有可调限流功能的稳压器是最准确的。作为稳压器,其输出电压由其自身决定,但其输出端的电压能否稳定在由其自身确定的点,取决于其电流输出与负载消耗之间的平衡。当电流输出容量低于负载消耗容量时,实际输出电压由负载决定,用于电池充电IC。此时的输出电压是电池电压。只有当电池电压逐渐上升到调节器设定的输出电压时,电池的吸收电流的能力才会逐渐下降,一旦消耗容量和输出容量之间的平衡被突破,电池吸收的电流越来越少,输出电压稳定在预设点,即所谓的恒压充电状态。

为了符合锂离子电池的特性,当电池电压低于预充电阈值(约3V)时,电池充电IC以非常低的电流对电池进行充电。超过此阈值后,以高电流开始充电,以便电池可以尽快充满电。

进入充电端口的电源电压通常为5V(标称)。假设充电电流为1A,我们可以立即计算出线性电池充电IC上的最大功耗将为(5V-3V)x1A=2W。即使电池电压上升到4.2V,电池充电IC的功耗也会高达(5V-4.2V)x1A=0.8W。由于这些原因,电池充电IC的功耗将高达(5V-4.2V)x1A = 0.8W。由于这些原因,加上散热的限制,在给手机充电时感觉发热是正常的 。

为了解决线性电池充电IC的散热问题,不可避免地要引入在开关模式下工作的电池充电IC。另一种较新的方法是直接充电。这消除了电压转换链路。由于绝大多数使用环境都是输入电压高于电池电压,因此采用Buck架构的开关模式电池充电IC以其如下图所示的电路架构成为市场的主流。


降压电路架构
降压电路架构


从本质上讲,它是一款具有可调限流功能的降压稳压器。不过,与常见的降压转换器和线性电池充电IC相比。降压模式电池充电IC要复杂得多。

降压电路具有电流放大作用,其输出电流高于输入电流。这具有效率更高,发热量更少,充电速度更快的优点。但是由于输入和输出电流不相等,因此不可能通过仅测量输出端一处的电流来了解输入和输出电流,例如线性电池充电IC的情况。必须同时测量输出和输入电流。只有这样做之后,当 输入电流超过一定限值时,电池充电IC才能降低输入电流,使其不超过限值。

一些外部电源没有足够的电源容量,当负载较重时,输出电压会下降。如果电池充电IC不考虑这一点,只专注于满足输出电流需求,外部电源就会被拖累,因此电池充电IC还需要监控输入电压,并在输入电压低于一定阈值时降低输入电流需求,以确保系统仍能正常工作。

将输入电流限制在一定最大值的能力称为动态输入电流调节或平均输入电流调节,将最小输入电压控制到一定阈值的能力称为最小输入电压调节。这两种功能都用于保护输入电源,这是电池充电IC本身不需要的,但确保系统不会出错,因此必须考虑全新的电池充电IC设计。工程师在选择模型时应将此视为优先事项。

由于Buck可以高效率降压,输入电压可以更高,这具有在相同输入功率下输入电流可以更小的优点,这降低了对所连接设备的过流能力的要求,使得在相同条件下传输更多功率以满足快速充电系统的需求成为可能。为了增加输入电压,有必要提高器件的耐压能力,这需要使用新的高压工艺。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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创建时间:2022-07-27 14:50