MAX1873数据手册的中文翻译

简单的限流开关模式简单的限流开关模式 LiLi 电池充电控制器电池充电控制器 概述概述 低成本的 MAX1873R S T 提供所有功能需要对高达 4A 或以上的 2 3 或 4 系列的锂 离子电池进行简单而有效的充电 它提供调节充电电流和电压 少于 0 75 时 总电压 在电池端出现错误 在降压的 DC DC 配置下 外部 P 沟道 MOSFET 有效地为电池充电 这 是低成本的设计 MAX1873R S T 使用两个控制回路调节电池电压和充电电流 一起工作的两个控制回路在电 压和电流调节之间顺利转换 一个额外的控制回路限制电流来自输入端 可以使 AC 适配器 尺寸和成本最小化 模拟电压还提供其输出正比于充电电流 以便 ADC 或微控制器可以监 控充电电流 在多化学充电器设计时 MAX1873 也可能被用来作一个有效的有限电流源对镍镉或镍氢电 池充电 MAX1873R S T 采用节省空间的 16 引脚 QSOP 封装是可用的 使用评估板 MAX1873EVKIT 可以帮助减少设计时间 应用应用 笔记本电脑 便携式网络片 2 3 或 4 节锂离子电池充电器 6 9 10 节镍电池充电器 手持式仪表 便携式桌面助理 PDA 台式插座充电器 选型指南选型指南 组成部分串联电池充电 MAX1873REEE 2 节 Li 或 5 或 6 芯镍电池 MAX1873SEEE 3 节 Li 或 7 或 9 芯镍电池 MAX1873TEEE 4 节 Li 10 单元镍电池包 引脚配置在数据资料的最后 特征特征 低成本和简单电路 可对 2 3 或 4 节串联锂离子电池充电 AC 适配器输入电流限制回路 还可对以镍为主的电池充电 模拟输出监视充电电流 0 75 的电池调节电压 5 A 关断电池电流 输入电压高达 28V 200mV 的压差电压 100 占空比 可调充电电流 为 300kHz 的 PWM 振荡器降低了噪音 采用节省空间的 16 引脚 QSOP 采用 MAX1873 评估板以加快设计 订购信息订购信息 部分 温度 范围 PIN 的封装 MAX1873REEE 40 C 至 85 C 16 QSOP MAX1873SEEE 40 C 至 85 C 16 QSOP MAX1873TEEE 40 C 至 85 C 16 QSOP 典型工作电路典型工作电路 极限值极限值 CSSP CSSN DCIN 接 GND 0 3V 至 30V VL ICHG EN 接 GND 0 3V 至 6V VH EXT 接 DCIN 6V 至 0 3V VH EXT 接 GND VDCIN 0 3V 0 3V EXT 接 VH 6V 至 0 3V DCIN 接 VL 30V 至 0 3V VADJ REF CCI CCV CCS IOUT 接 GND 0 3V 至 VL 0 3V BATT CSB 接 GND 0 3V 至 20V CSSP 接 CSSN 0 3V 至 0 6V CSB 接 BATT 0 3V 至 0 6V VL 源电 流 50mA VH 反向电 流 40mA 连续功耗 TA 70 16 引脚 QSOP 封装 在 70 C 以上 功率衰减 8 3mW C 667mW 工作温度范围 MAX1873 EEE 40 C 至 85 C 结点温度 150 C 存储温度范围 65 C 至 150 C 引线温度 焊接 10S 300 C 超出 绝对最大额定值 中所列的压力可能会造成设备的永久性损坏 这些仅仅是极限参数和功能设备的 操作 在这些或超出业务部门所标明的规格的其他任何条件是不暗示的 长时间工作在绝对最大额定值条 件下可能影响器件的可靠性 电气特性电气特性 图 1 的电路 VDCIN VCSSP VCSSN 18V VICHG EN VREF时 VVADJ VREF 2 MAX1873R VBATT VCSB 8 4V MAX1873S VBATT VCSB 12 6V MAX1873T VBATT VCSB 16 8V TA 0 C 至 85 C 典 型值是在 TA 25 C 另有说明除外 参数参数条件最小值 典型值 最大值单位 输入电源及参考 DCIN 输入电压范围 6 28 V 6 0V VDCIN 28V 4 7mA DCIN 与静态电源电流 DCIN BATT 0 1 10 A DCIN 到 BATT 欠压阈值CSSP DCIN 输入下降 0 05 0 175V DCIN 到 BATT 欠压阈值CSSP DCIN 输入上升 0 22 0 38 V VL 输出电压 6 0V VDCIN 28V5 15 5 40 5 65V VL 输出负载调节IVL 0 到 3mA 15 50mV REF 输出电压IREF 21 A 200K 负载 4 179 4 20 4 221V 2 6mV REF 线路调节 6 0V VDCIN 28V 22 65ppm V REF 负载调整IREF 0 到 1mA 6 13mV 开关稳压器 PWM 振荡器频率 270 300 330kHz EXT 驱动器源电阻 4 7 电气特性 续 电气特性 续 图 1 电路中 VDCIN VCSSP VCSSN 18V VICHG EN VREF时 VVADJ V REF 2 MAX1873R VBATT VCSB 8 4V MAX1873S VBATT VCSB 12 6V MAX1873T VBATT VCSB 16 8V TA 0 C 至 85 C 典型值 是在 TA 25 C 另有说明除外 EXT 驱动器接收电阻 2 5 4 5 VH 的输出电压 DCIN VH 6V VDCIN 28V IVH 0 至 20mA 4 75 5 75V CSSN CSSP 输入电流 VCSSN VCSSP 28V VDCIN 28V 70 200 A CSSN CSSP 关态漏电 VDCIN VSSN VCSSP 18V VBITT VCSB 18V 1 5 5 A ICHG EN 0 充电器禁用 0 2 1 A BATT CSB 输入电流 ICHG EN REF 充电器启用 250 500 A BATT CSB 输入电流DCIN BATT 输入功率 1 5 5 A 参数参数条件最小值 典型值 最大值单位 2 节电池 MAX1873R 10 45 11 11 55 3 节电池 MAX1873S 15 675 16 5 17 325 BATT 电池 过压保护阈值 4 节电池 MAX1873T 注 1 17 575 18 5 19 425 V VVADJ 07 898 7 958 8 018 VVADJ VREF 28 337 8 4 8 463 MAX1873R 2 节锂电池 VVADJ VREF 注 1 8 775 8 842 8 909 VVADJ 011 847 11 937 12 027 VVADJ VREF 212 505 12 6 12 695 MAX1873S 3 节锂电池 VVADJ VREF 注 1 13 163 13 263 13 363 VVADJ 015 796 15 916 16 036 VVADJ VREF 216 674 16 8 16 926 电池电压调节 MAX1873T 4 节锂电池 VVADJ VREF 注 1 17 551 17 684 17 817 V MAX1873R 4 8 5 0 5 2 MAX1873S 7 2 7 5 7 8 电池欠压门槛 I CHG 20 涓流 充电 MAX1873T 9 6 10 10 4 V 电流传感器 VICHG EN VREF190 200 210 CSB 与 BATT 电池电流检测电压 VICHG EN VREF 4 40 50 60 mV CSB 与 BATT 电流检测电压 每节电池 VBATT 2 5V 5 10 15mV CSSP 与 CSSN 电流检测电压 6V VCSSP 28V 90 100 110mV 输入 输出控制 ICHG EN输入阈值包括滞后为 50mV 500 600 700mV ICHG EN充电电流调整输入电压范围 700 VREFmV VADJ输入电流 VVADJ VREF 2 100 100nA ICHG EN输入电流 VICHG EN VREF 100 100nA VADJ输入电压范围 0 VREFV 满量程 VCSB VBATT 200mV 0 IOUT 500 A 3 6 4 0 4 4 V 电气特性电气特性 图 1 电路中 VDCIN VCSSP VCSSN 18V VICHG EN VREF时 VVADJ V REF 2 MAX1873R VBATT VCSB 8 4V MAX1873S VBATT VCSB 12 6V MAX1873T VBATT VCSB 16 8V TA 40 C 至 85 C 典型 值是在 TA 25 另有说明除外 25 量程 VCSB VBATT 50mV 0 IOUT 500 A 0 9 1 0 1 1 涓流充电 VCSB VBATT 10mV 75 200 325 没有充电电流 VCSB VBATT 0 IOUT 下降 20 A 40 70 90 mV 参数参数条件最小值 最大值单位 输入电源及参考 DCIN 输入电压范围 6 28 V 6 0V VDCIN 28V 7mA DCIN 与静态电源电流 DCIN BATT 10 A DCIN 到 BATT 欠压阈值CSSP DCIN 输入下降 0 05 0 2V DCIN 到 BATT 欠压阈值CSSP DCIN 输入上升 0 22 0 38 V VL 输出电压 6 0V VDCIN 28V5 15 5 65V VL 输出负载调节IVL 0 到 3mA 50mV REF 输出电压IREF 21 A 200K 负载 4 179 4 221V 6mV REF 线路调节 6 0V VDCIN 28V 65ppm V REF 负载调整IREF 0 到 1mA 13mV 开关稳压器 PWM 振荡器频率 270 330kHz EXT 驱动器源电阻 7 EXT 驱动器接收电阻 4 5 VH 的输出电压 DCIN VH 6V VDCIN 28V IVH 0 至 20mA 4 75 5 75V CSSN CSSP 输入电流 VCSSN VCSSP 28V VDCIN 28V 200 A CSSN CSSP 关态漏电 VDCIN VSSN VCSSP 18V VBITT VCSB 18V 5 A ICHG EN 0 充电器禁用 1 A BATT CSB 输入电流 ICHG EN REF 充电器启用 500 A BATT CSB 输入电流DCIN BATT 输入功率 5 A 2 节电池 MAX1873R 3 节电池 MAX1873SBATT 电池 过电压保护阈值 4 节电池 MAX1873T 注 1 V VVADJ 07 898 8 018 VVADJ VREF 28 337 8 463 MAX1873R 2 节锂电池 VVADJ VREF 注 1 8 775 8 909 VVADJ 011 847 12 027 VVADJ VREF 212 505 12 695 电池电压调节 MAX1873S 3 节锂电池 VVADJ VREF 注 1 13 163 13 363 V 电气特性 续 电气特性 续 图 1 电路中 VDCIN VCSSP VCSSN 18V VICHG EN VREF时 VVADJ V REF 2 MAX1873R VBATT VCSB 8 4V MAX1873S VBATT VCSB 12 6V MAX1873TVBATT VCSB 16 8V TA 40 C 至 85 C 典型值 是在 TA 25 另有说明除外 注 1 虽然它可能会出现设置的电池调节电压高于电池过压电压保护阈值 但这不可能发 生 因为这两个参数都得出相同的参考及相互跟踪 注 2 40 C 的产品规格是由设计保证 未经生产测试 典型工作特性典型工作特性 图 1 电路中 VDCIN VCSSP VCSSN 18V VICHG EN VREF时 VVADJ V REF 2 MAX1873R V BATT VCSB 8 4V MAX1873S VBATT VCSB 12 6V MAX1873T VBATT VCSB 16 8V TA 25 C 另有说明除外 MAX1873T 4 节 输出电流电压 vs 电池电压和充电电流 vs CSB BATT 电压 VVADJ 015 796 16 036 VVADJ VREF 216 674 16 926 MAX1873T 4 节锂电池 VVADJ VREF 注 1 17 551 17 817 参数参数条件最小值 最大值单位 MAX1873R 4 8 5 2 MAX1873S 7 2 7 8 电池欠压门槛 I CHG 20 涓流 充电 MAX1873T 9 6 10 4 V 电流传感器 VICHG EN VREF190 210 CSB 与 BATT 电池电流检测电压 VICHG EN VREF 4 40 60 mV CSB 与 BATT 电流检测电压 每节电池 VBATT 2 5V 5 15mV CSSP 与 CSSN 电流检测电压 6V VCSSP 28V 90 110mV 输入 输出控制 ICHG EN输入阈值包括滞后为 50mV 500 700mV ICHG EN充电电流调整输入电压范 围 700 VREFmV VADJ输入电流 VVADJ VREF 2 100 100nA ICHG EN输入电流 VICHG EN VREF 100 100nA VADJ输入电压范围 0 VREFV 满量程 VCSB VBATT 200mV 0 IOUT 500 A 3 6 4 4 25 量程 VCSB VBATT 50mV 0 IOUT 500 A 0 9 1 1 V 涓流充电 VCSB VBATT 10mV 75 325 IOUT 电压 没有充电电 流 VCSB VBATT 0 IOUT 下降 20 A 40 90 mV MAX1873T 4 节 电池的稳压电压 最近的电压 vs 温度 vs VADJ的电压 最近电压 MAX1873R 2 节 vs 参考电流 效率 vs 输入电压 典型工作特性 续 典型工作特性 续 图 1 电路中 VDCIN VCSSP VCSSN 18V VICHG EN VREF时 VVADJ V REF 2 MAX1873R VBATT VCSB 8 4V MAX1873S VBATT VCSB 12 6V MAX1873T VBATT VCSB 16 8V TA 25 C 另有说明除外 MAX1873S 3 节 MAX1873T 4 节 效率 vs 输入电压 效率 vs 输入电压 4 节电池电压 充电电流 充电电流 vs 时间 vs 系统负载电流 引脚说明引脚说明 引脚名称功能 1CSSN 源电流检测负输入端 连接 CSSP 与 CSSN 之间的电流检测电阻以限制来 自输入端的总电流 要禁用电流检测输入 连接 CSSN 和 CSSP 2CSSP 源电流检测正输入 也可用于输入端欠压检测 3CCS 输入端电流调节环路补偿点 4CCV 电池调节电压控制环路补偿点 通过上拉 1 5k 电阻到 CCV 的高电平 VL 禁止充电的镍镉或镍氢电池的电压控制回路 5CCI 电池充电电流控制环路补偿点 6ICHG EN 电池充电电流调节 关断输入 该引脚可以连接到 REF 和 GND 之间的电阻 分压器 调整 CSB 和 BATT 之间的电荷电流检测门限 当 ICHG EN 连接 到 REF CSB BATT 电池 门槛为 200mV 上拉 ICHG EN 到低电平 低 于 500mV 来禁用充电 电源电流降低至 5 A 7IOUT 充电电流监视器输出 充电电流成正比的模拟电压输出 VIOUT 20 VCSB VBATT 或 1200mV 的电流检测电压 最大负载电容 5NF 4V 8VADJ 电池调节电压调节 采用 1 的电阻将电池调节电压为 3 979V 每节到 4 421 V 每节 输出精度仍优于 0 75 即使有 1 的调整电阻 由于 调整范围减少 对于 4 2V 电阻分压器必须是相等的值 名义上每个 100k 9REF 4 2V 参考电压输出 一个 1 F 的陶瓷电容旁路至 GND 10BATT 电池电压检测输入和电池电流检测负输入 采用 68 F MAX1873R 47 F 的 MAX1873S 和 33 F 的 MAX1873T 旁路至 GND 使用 ESR 1 的电容器 11CSB 电池电流检测正输入 12GND 接地 13VH 内部 VH 调节 VH 内部供电的 EXT 驱动 VH 和 DCIN 输入之间连接 0 22 F 的陶瓷电容器 14EXT 外部 PFET 的驱动器输出 EXT 波动从 VDCIN 至 V DCIN输入 5V 15DCIN 电源输入 DCIN 输入是输入电源充电器 IC 0 22 F 的陶瓷电容旁路 至 GND 16VL 内部的 VL 稳压器 VL 激励 MAX1873 的控制逻辑在 5 4V 2 2 F 或更大 的陶瓷电容旁路至 GND 图 1 典型应用电路 详细说明详细说明 MAX1873 包括所有必要的功能 对 2 3 或 4 节串联锂离子 锂离子 电池组充 电 它包括一个高效率的 DC DC 降压转换器 控制充电电压和电流 它还可以限制输入端 电流 因此 AC 适配器提供的小于系统总电流 充电电流可以不用担心超载 DC DC 转换器使用外部 P 沟道 MOSFET 开关 电感 将输入电压转换成充电电流或充电 电压的二极管 典型应用电路如图 1 所示 当 BATT 电池 测量电池电压时 根据 RCSB设 置充电电流 电池调节电压限制名义上被设置为 R 型为 8 4V 2 节 S 型为 12 6V 3 节 T 型为 16 8V 4 节 但它也可以以不同的锂离子化学调整其他电压 稳压器稳压器 锂离子电池充电时 需要高精度的电压限制 名义上的电池调节电压设置到每节电池 4 2V 并且可以通过设置 REF 和地面之间的 VADJ 的电压 限制稳压电压调节范围 同时 使用 1 的电阻 保持整体电压精度优于 0 75 内部误差放大器电压调节保持在 0 75 以内 该放大器补偿 CCV 见图 1 单个补 偿的电压调节和电流调节环路允许最优补偿 一个典型的 CCV 补偿网络如图 1 所示 这 将足以满足大多数设计 图 2 功能框图 充电电流调节器充电电流调节器 充电电流调节限制了电池充电电流 电流检测电阻和 BATT 与 CSB 之间有连接时 电流 被感应到 见图 1RCSB ICHG EN上的电压也可以调节充电电流 通过 ICHG EN 连接到 REF 可得到满量程充电电流 ICHG 0 2V RCSB 更多细节请参见设置充电电流限制部分 充电电流误差放大器补偿 CCI 图 1 从 CCI 至 GND 的 47nF 的电容器 为大多数应用 提供合适的性能 输入电流稳压器输入电流稳压器 当输入电流达到设定的输入电流限制时 输入电流调节器通过降低充电电流来限制源 电流 在一个典型的便携设计中 作为系统的部分供电或置于睡眠状态时 系统负载电流 通常会出现波动 如果没有输入电流调节的好处 输入端必须能够提供系统的最大电流加上最大的充电 器的输入电流 MAX1873 的输入电流回路能确保系统始终得到充足的电力 减少充电电流 需求 通过输入电流限制器 AC 适配器的大小和成本可以降低 请参阅设置输入电流限部 分设计细节 通过 CSSP 与 CSSN 之间的外部检测电阻和 RCSS 测量输入电流 连接 CSSP 与 CSSN 可能会传递输入电流限制功能 采用 CCS 补偿输入电流误差放大器 从 CCS 至 GND 的 47nF 电容 为大多数应用提供合 适的性能 PWMPWM 控制器控制器 一个恒定的 300kHz 的脉冲宽度调制 PWM 控制器驱动外部 MOSFET 来调节充电电流和 电压 同时保持低噪音 控制器接收从 CCI CCV 的 和 CCS 误差放大器的输入 这三个最 低的信号驱动 PWM 控制器 内部钳位限制 200mV 控制信号之间的少数信号 以防止电池电 压控制 充电电流和输入电流调节环路之间的切换时的延迟 关闭关闭 当 ICHG EN上拉低电平 0 5V 以下 时 MAX1873 停止充电 以及 DCIN 的电压低于 BATT 电池 的电压时 关机 关机是 内部电阻分压器从 BATT 断开以减少电池消耗 当 AC 适配器电源被移走 或部分关闭时 MAX1873 通常从电池引入 1 5 A 源欠压关断 降 源欠压关断 降 DCIN 电压和 BATT 电池 电压相比 当 DCIN 的电压下降到低于 BATT 50mV 时 充 电器关闭 当输入信号源不存在或者低于电池电压时 防止电池漏电 二极管通常是连接输入端和充电器输入端的 这个二极管以防电池通过高边 MOSFET 的 体二极管放电 应该输入短路到 GND 它还保护充电器 电池和反极性的适配器和负输入电压的系统 充电电流监视器输出充电电流监视器输出 IOUT 为与实际充电电流成正比的模拟电压输出 在微控制器的帮助下 IOUT 信号可以 促进气体计量 表示充电百分比 或充电剩余时间 输出的公式是 其中 VCSB 和 VBATT 是 CSB 和 BATT 引脚的电压 且 ICHG 是充电电流 IOUT 可以驱动 5nF 负载电容 设计程序设计程序 设置电池调节电压设置电池调节电压 对于锂离子电池 VADJ 设置的每节电池调节电压限制 在设置的 VADJ 电压中 使用 从 REF 到 GND 的电阻分压器 图 1 对于每节电池为 4 2V 的电池电压 在 VADJ 分压器 中 使用等值的电阻 每个 100K 要设置其他电池调节电压 见本节的其余部分 每节电池调节电压是锂离子电池的化学成分和结构的一个功能 通常由制造商明确规 定 如果没有明确规定 一定要咨询电池制造商 以确定收取前的任何锂离子电池电压 一旦确定每节电池的电压 VADJ 电压由下式计算 其中 VBATTR 时所需的电池调节电压 总系列电池堆 N 是 Li 电池的数量 V REF 是 参考电压 4 2V 选择 R1 设置 VVADJ 应选择 R1 使总电阻分压器 R1 R2 接近 200K 然后 R2 可 以计算如下 在 VADJ 全范围内 从 0 到 VREF 导致电池调节限制为 5 263 3 979V 至 4 421V 调整 电阻分压器的精度不一定和输出电压的精度一样严格 使用 1 的电阻分 压器仍然提供 0 75 电池电压可调精度 设置充电电流限制设置充电电流限制 充电电流 ICHG 由 CSB 和 BATT 之间的电流检测电阻 RCSB 检测 也可由 ICHG EN 引脚 的电压调整 当 ICHG EN 和 REF 相连 标准连接 充电电流如下 在某些情况下 RCSB 的普通值可能不满足所需的充电电流值 由减少 0 2VCSB 至 BATT 检测门限来降低功耗也可能是可取的 在这种情况下 ICHG EN 输入用于减少充电电流检 测的阈值 在这种情况下 充电电流的公式变为 设置输入电流限制设置输入电流限制 输入电流限制 I IN 图 1 通过连接在 CSSP 与 CSSN 间的电流检测电阻 RCSS 来设定 源电流的公式为 为防止超载 此限制通常设置为输入电源的额定电流或 AC 适配器 用以保护输入端超 载 如果输入端电流限制功能没有用 CSSP 和 CSSN 至 DCIN 短路 电感的选择电感的选择 更多或更少的纹波电流可以选择电感值 越大的电感 就产生越低的纹波电流 然而 由于物理大小保持不变 较大的电感值通常会导致较高的电感串联阻抗和较低的电感饱和 电流 通常情况下 选择像纹波电流大约为 30 至 50 的 DC 平均充电电流是一个很好的 权衡 纹波电流到 DC 充电电流 LIR 的比 可以用来计算电感值 其中 f SW为开关频率 通常为 300kHz ICHG是充电电流 峰值电感电流计算如下 例如 4 节的充电电流为 3A VDCIN 最大值 为 24V 和 LIR 为 0 5 在峰值电流为 3 75A 时 L 计算得到 11 2 H 因此 10 H 的电感是理想的 MOSFETMOSFET 的选择的选择 MAX1873 使用 P 沟道功率 MOSFET 开关 MOSFET 必须选择可以满足充电电路的效率或 功耗要求以及 MOSFET 的最高温度 特点是影响 MOSFET 功耗的是漏源电阻 RDS on 和 栅极电荷 一般来说 这些是成反比的 为了确定 MOSFET 功耗 必须先计算占空比 当充电器充到更高的电流时 电感电流将 是连续的 电感电流不会降至 0 在这种情况下 高边带 MOSFET 的占空比 D 的近似方 程为 二极管占空比 D 是 1 D 或 VBATT是电池调节电压 通常每节电池 4 2V VDCIN是输入端电压 对于 MOSFET 来说 当工作条件为最低源电压和最大的电池电压时 最坏情况下的功耗是在最大占空比时由电 阻 PR 产生 PR 近似公式为 过渡亏损 PT 可以近似为下式 tTR是 MOSFET 的过渡时间 fSW为开关频率 MOSFET 的总功耗是 二极管的选择二极管的选择 肖特基整流器的额定电流至少是充电电流限制 它必须从 MOSFET 的漏极连接到 GND 二极管的额定电压必须超过预期的最大输入电压 电容的选择电容的选择 输入电容的旁路开关电流从充电器输入 并阻止电流通过源循环 通常是一个 AC 墙立 方体 因此 输入电容必须能够处理输入 RMS 电流 在较高充电电流下 转换器通常会工 作在连续导通状态 在这种情况下 输入电容的 RMS 电流可以近似为方程 其中 ICIN是输入电容 RMS 的电流 D 是 PWM 变换器的占空比 通常时 VBATT VDCIN 且 ICHG是电池充电电流 最大 RMS 输入电流发生在占空比为 50 时 因此最坏情况下的输入纹波电流是 0 5 ICHG 如果输入输出电压比是这样的 PWM 控制器绝不会工作在 50 占空比 然后将 出现的最坏情况是电容电流占空比最接近 50 输入电