可编程快速充电管理芯片MAX712MAX713及其应用概要

1、可编程快速充电管理芯片 MAX712/MAX71：及其应用摘要：本文介绍MAXIM公司生产的可编程电池充电管理芯片 MAX712/ MAX713 利用MAX712/ MAX71系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单多节镍氢电池 或镍镉电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍 MAX712/ MAX7135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：MAX712/ MAX713电压梯度、快速充电、涓流充电1. 引言MAX712/ MAX71 系摘要：本文介绍MAXIM公司生产的可编程电池充电管理芯片 MAX712/ MAX

2、713 利用MAX712/ MAX71系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单多节镍氢电池 或镍镉电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍 MAX712/ MAX7135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：MAX712/ MAX713电压梯度、快速充电、涓流充电1. 引言MAX712/ MAX71系列是MAXIM公司生产的快速充电管理芯片，MAX712/ MAX7135片适合116节镍氢电池或镍镉电池的充电需要，同时根据 不同的应用提供了 Plastic DIP 、Narrow SO和DICE几种可选封装形式，利用

3、 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。MAX712/ MAX71可通过简单的管脚电压配置进行编程，实现对充电电池 支数和最大充电时间的控制，内部集成的电压梯度检测器、温度比较器、定时 器等控制电路，根据电压梯度、电池温度或充电时间的检测结果，自动控制充 电状态，从涓流充电转到快速充电(低温时)或从快速充电转到涓流充电，以 确保电池不受损害。充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现，具有自动从快速充电转为涓流充电、低功耗睡眠等特性。快速充电速率从 C/4 to 4C 可设定，涓流充电速率为 C/16。2. 功能特性MAX712/ MAX71的特

4、性相似，差别在于 MAX71在检测到dv/dt变为 零时终止快速充电模式，而 MAX713是在检测到dv/dt变为负时终止快速充电模 式；MAX712/ MAX71都能充电116节，具有线性或开关模式功率控制，对于 线性模式，在蓄电池充电时能同时给蓄电池的负载供电；具有根据电压梯度、 温度或时间三种方式截止快速充电，并自动从快速充电转到涓流充电；当不充 电时在蓄电池上的最大漏电流仅 5mA。3. 器件封装及型号选择MAX712/MAX71的引脚功能描述如下：26;sup2; VLIMIT :设置单节电池最大电压，电池组(BATT BATT-)的最大电压Em不能超过 VLIMIT%26;#215

5、;(电池数量 n),且 VLIMIT 不能超过 2.5V，当 VLINIT 接 V+ 时，Em=1.65n( V),通常将 VLIMIT 与 VREF连接。%26;sup2; BATT+:电池组 正极。26;sup2; PGMQ可编程引脚。26;sup2; PGM1:可编程引脚。通过对 PGM和PGM脚电压的设定可设置充电电池的的数量，从 116。26;sup2;THI:温度比较器的上限电压。当 TEMP电压大上升到THI时，快速充电结 束。26;sup2; TLO:温度比较器的下限电压。充电初始，当TEMP电压低于TLO时快速充电被禁止，直到 TEMP电压高于TLQ %26;sup2; TE

6、MP温度传感 器输入。%26;sup2; FASTCHG快速充电状态输出。 %26;sup2; PGM2可编程引 脚。通过对PGM%口 PGM3卩电压的设定可设置快速充电的最大允许时间，从 33min264min.%26;sup2; PGM3:可编程引脚。除设定最大允许时间外，还可 设定快速充电和涓流充电的速率。%26;sup2; CC:恒流补偿输入。%26;sup2;BATT-:电池组负极 %26;sup2; GND:系统地。%26;sup2; DRV:驱动外围 “PNP。%26;sup2; V+ :分路调节器。V+对BATT-电压为+5V,为芯片提供分 路电流（520mA。%26;sup2

7、; REF:参考电压输出2V。4. 编程应用4.1. 电池数量的设定在应用中MAX712/MAX71提供可编程引脚PGM昏口 PGM1通过对两者 采取不同的电压连接方式即可设置充电电池数量（见图 4-1 ），1 16 节。而实际充电电池的数量也必须与由 PGM昏口 PGM编程确定的数量一致，否则利用 电压梯度检测充电功能将可能失去意义。4.2. 充电速率及时间的设定通过对PGM告口 PGM引脚的编程电压设置可设定电池的充电速率和充 电时间（参见表4-1、4-2 ）。从表4-1中可以看出，对于 MAX712/MAX71来 说，最大允许快速充电时间为 264分钟，因此其最小充电速率将不能低于 C/

8、4。快速充电电流可按以下公式计算：而涓流充电电流ITRICKLET一般为C/16，ITRICKLET与IFAST的关系 如表 4-3 所示。此外，鉴于电池本生的固有特性（将电能转化为化学能存 储），充电时间效率通常在80流右，即，当以C/2速率充电时，理论上充电 时间为 2小时，而实际时间通常为 2 小时 30 分钟左右。5. 工作原理5.1. 利用电压梯度充电图 5-1 反映了利用电压梯度控制快速充电的全过程。在时间 1 内， MAX712/MAX71从电池吸收很小的电流（5mA左右），当接通充电电源后，开始 对电池以C/16的速率进行涓流充电（因为电池电压低于 0.4V），电池电压开 始上

9、升（时间 2）。当单节电池电压上升到 0.4V 以后，快速充电正式开始（时 间 3），电池电压和电池温度持续上升，充电电流保持在设定值不变。当电池 电量达到额定值后，电池组电压开始下降，即 dv/dt 为零（ MAX71）2 或为负值 （ MAX71）3 时系统从快速充电转到涓流充电（时间 4），此时电池电压继续下 降到一定值后保持不变，电池温度也随之降低。当充电电源从电路中移开后负 载和MAX712/MAX71从电池吸收电流（时间5）。为保证电路能准确、可靠地 工作，在选择直流充电电源 DC时，DC必须大于6V且在线性模式下要求DC必 须比电池组最大电压高出至少1.5V （开关模式2V）。5

10、.2.利用电池温度充电图 5-2 显示了典型的利用电池温度变化控制充电的过程，在本例中电 池温度比较低（如刚从寒冷的室外环境拿入室内）。在时间 1 内， MAX712/MAX71从电池吸收很小的电流（5mA左右）。当接通充电电源后，开始 对电池以 C/16 的速率进行涓流充电（因为电池温度低于电压），电池温度逐渐升高（时间2）。当电池温度对应的电压 TEMP高到TLO时，系统自动转入快 速充电，此时充电电流保持恒定，电池温度继续升高（时间3）。当电池温度对应的电压TEMP升高到THI时，停止快速充电，又转为涓流充电，电池温度也 随之降低（时间 4）。利用温度控制的原理是：通过 MAX712/M

11、AX71内部的温度比较器对 TEM啲输入电压和TLO THI设定的电压进行比较，即可控制其充电过程。当 TEMPI压低于TLO或高于TTHI时只能涓流充电，反之可进行快速充电。在应 用中常用热敏电阻作为温度传感器，并通过分压电阻实现，如图53 所示。分压电阻的阻值可根据参数计算。在本例中监测的是电池的相对温升，当 T1、T2、T3 采用相同特性的热 敏电阻时，此温升范围将不随环境温度的影响，如果只监测电池的绝对温度可 去掉T2和T3;如允许电池在低温时可快速充电，则需将 R5 T3和0.022uF电 容去掉，并且将TLO和 BATT相连。6.应用实例图6-1所示，由MAX713勾成的10节1.

12、2V 2000mAh的镍氢电池充电电 路，它利用的是电压梯度监测充电，选择直流充电电源DC为1624V;快速充电时间为264分钟，快速充电电流为IFAST=500mA涓流充电电流 ITRICKLET=IFAST/8 =500/8 = 62.5Ma。图示 C1、C6为滤波电容，R1 为限流电 阻，设Dcmin=15V用R1将V+端的电流限定在520mA范围内，涓流充电或停止充电时LED熄灭。在一般应用中，当充电电池数量超 过 56 节或充电电压比较高时，为了减小器件发热，应考虑采用开关模式（参 考图 6-2），鉴于在本应用中要求在充电期间同时还要对电池的负载供电，因 此只能采用线性模式，而采用减小充电电流来控制器件的发热，但在设计中还 需