Радиотехника и электроника

Корпороция Moxim-Dollos Semiconductor выпускает ми­кросхему MAX! 811, предназначенную для заряда оди­ночных литиево-ионных (Li +) батарей непосредственно от USB порта персонального компьютера или другого ус­тройство, имеющего USB порт (цифровая камера, МРЗ плейер, ноутбук и т.п.), о также от внешнего источника питания напряжением до 6,5 В.

Точность регулирования полного заряда батарей составляет 0,5 %, что позволяет максимально использовать емкость аккумулятора. ИСМАХ1811 содержит внутрен­ний полевой транзистор, который обеспечивает уро­вень зарядного тока батарей до 500 мА.

Микросхема может быть конфигурирована на ток за­ряда 100 или 500 мА для батарей напряжением 4,1 или 4,2 В. Состояние заряда показывает выход с открытым стоком CHG. Для сильно разряженной батарей имеет­ся предварительный режим плавного включения. Другие меры безопасности обеспечивают проверку перед началом зарядки состояния батарей на наличие дефекта и непрерывный контроль напряжения и тока.

МАХ 1811 выпускается в 8-контактном SO корпусе (рис. 1).

На рис.2 показана типовая схема включения ми­кросхемы.

Максимально допустимые параметры

Рабочая температура, °С……………………………. -40…+85

Температура хранения, «С………………………… -65..+150

Температура пайки (10 с)/С………………………………… 300

Мощность рассеяния, Вт………………………………………. 1,4

Напряжение на выводах:

IN, ВАТТ₍ SELI, CHG, EN, В…………………………. -0Д..7

SELV, В………………………………………….. -0,3… (V_iN + 0,3)

Диапазон входных напряжений МАХ1811 4,35…6,5 В, потребляемый ток не более 2 мА, в режиме ожидания около 5 мкА. Ток утечки но выходе ВАТТ (при отсутствии входного напряжения) не более 5 мкА, в режиме ожида­ния — 2 мкА. В таблице приведены основные параметры микросхемы МАХ1811.

Назначение выводов

1  (SELV) — установка уровня напряжения при заряде батареи. Для установки напряжения 4,1 В но вывод SELV пoдается низкий уровень (менее 0,8 В). При подаче высоко­го уровня, более 2 В, на батарее устанавливается 4,2 В.

2  (SELI) — установка силы тока при заряде батареи. Для установки максимального тока зарядки батареи 100 мА но вывод SELI подается напряжение менее 0,8 В, для то ко 500 мА — более 2 В. Вход не имеет ограничитель­ного диода, и напряжение в Vseli может превышать на­пряжение Vi_N.

3,6 (GND) — земельный вывод, для максимальной мощ­ности рассеяния выводы подключают к медным дорожкам большой площади.
4 (IN) — вход напряжения питания. С вывода IN но зем­лю подсоединяют развязывающий конденсатор 4,7 мкФ.

5 (ВАТТ) — выход для заряда литиево-ионной батареи. С вывода на землю подключают конденсатор емкостью не менее чем 2,2 мкФ. В ре­жиме ожидания имеет высокий импеданс.

7   (EN) — разрешающий вход. Устройство включено при подаче на вы­вод EN высокого уровня напряжения более 2 В. При подаче менее 0,8 В устройство переходит в режим ожидания.

8   (CHG) — выход индикатора заряда батареи. В режиме зарядки на выводе CHG присутствует низкий уровень.

ИС МАХ1811 предназначен для работы с универсальной серий­ной шиной (порт USB). В типичном проекте МАХ1811 подсоединяется к порту USB, что позволяет управлять нагрузкой и заряжать батарею (рис.3).

Зарядно-контрольная система микросхемы МАХ1811 содержит схе­му регулятора напряжения, схему регулятора тока и цепь терморегу­лирования. Внутренние цепи не требуют внешней компенсации. Выхо­ды от всех схем управляют внутренним линейным регулятором.

Цепь терморегулирования ограничивает зарядный ток, если температура кристалла превышает +125°С. На рис.4 и рис.5 показаны зависимости зарядного тока и напряжения от температуры.

Но рис.6 показана зависимость зарядного тока от температуры при работе терморегулирующей системы.

На рис.7 показана зависимость зарядного тока от напряжения на батарее. ИСМАХ1811 находится в токовом режиме зарядки, когда напряжение на выводе ВАТТ ниже установленного уровня, и переходит в режим контроля напряжения, когда напряжение на выводе ВАТТ достигает заданного уровня напряжения.

Низкий уровень на выводе CHG указывает, что ИС находится в то­ковом режиме, а состояние высокого импеданса указывает, что ИС в режиме контроля напряжения.

Если напряжение батареи ниже чем 2,5 В, устройство переключается в под­готовительный режим и на батарею по­дается ток 43 мА (на выводе CHG высо­кий импеданс). При достижении напря­жения 2,5 В на батарее, ИСМАХ1811 переходит в нормальный зарядный ре­жим.

Микросхема МАХ1811 может заря­жать Li+ батарею током 100 или 500 мА. Токозарядная система МАХ! 811 прове­ряет способность порта USB обеспечить ток заряда 100 или 500 мА и обеспечивает соответствен­ный зарядный ток.

На входе SELI необходим ре­зистор сопротивлением 10 кОм для гарантирования режима по умолчанию (100 мА) при отсутствии логического сиг­нала. При подаче на вывод SELI высокого уровня будет обес­печен (учитывая возможности конкретного порта USB) заря­дный ток 500 мА.

На рис.8 показана зависи­мость зарядного тока от вход­ного напряжения на ИС.

На рис.9 показана ВАХ по входу ИС,

на рис.10 — ВАХ по входу ИС в режиме ожидания.

На рис.11 показана зависи­мость зарядного тока от разно­сти напряжений на входе ИС и но батарее.

Большинство изготовителей рекомендует, чтобы выдерживался температурный режим во время заряда литиево-ионных батарей в диапазоне от 0 до 50°С. Майк Гесс (Maxim Inte­grated Products, Sunnyvale, CA) разработал схему термоза­щиты литиево-ионной батареи на двойном компара­торе (рис.12).

Устройство позволяет контролировать оба порога чувстви­тельности. Нижний порог можно выставить на уровне 2,5°С, верхний — на уровне 4/,5′С.

Чтобы нестабильность напряжения питания Vgy^ не влияла на пороги чувствительности, необходимо использовоть прецизи­онный источник опорного напряжения, поэтому резистивная цепь компаратора выполнена по схеме измерения соотноше­ния (ratiometric). Компаратор управляет разрешающим входом зарядного устройства, выходы компаратора с открытым стоком горонтируют, что заряд батареи будет остановлен, когда ее тем­пература будет выходить за пределы допустимого диапазона.

Вместо сдвоенного компаратора с двухтоктными выходами КМОП можно применить компаратор МАХ9032 (SOT-23) с крошечным сдвоенным диодом в корпусе SOT-323. Двойной ком­паратор имеет встроенный гистерезис 2 или 4 мВ.

На рис.13 показана схема для быстрого заряда батареи большой емкости, использующая источник пита­ния напряжением 4,5…6,5 В (в виде адаптера АС).

Транзисторы Q2 и Q3 формируют ограничитель тока для адаптера АС и обеспечивают дополнительный ток заряда 600 мА к току микросхемы U1. При возможности порта USB обеспечить ток заряда 500 мА суммарный зарядный ток будет составлять 1100 мА. Когда падение напряжения на резисторе R6 превышает напряжение на сопротивлении R4, транзистор Q2 начинает закрываться. Ток на выходе ограничивается, ког­да падение напряжения на R6 равно напряжению на сопротивлении R5.

Транзистор Q3 должен иметь достаточно высокий коэффи­циент усиления (более 200 для тока 1 А), чтобы низкий уровень на выводе CHG U1 мог открыть транзистор Q3. Высокий коэффициент также минимизирует ошибку в транзисторном источнике тока. Когда U1 выполняет переход с текущего режи­ма заряда в режим контроля напряжения (около 4,15 В), выход CHG выключает транзисторный источник тока.

Метки: Li-Ion, Зарядное устройство, Зарядный режим.