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标题:
锂电池充电管理及BQ24070的应用
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作者:
avatar_21ic
时间:
2010-1-14 18:25
标题:
锂电池充电管理及BQ24070的应用
本帖最后由 avatar_21ic 于 2010-1-14 18:36 编辑
本人这段时间做一个手持机的项目，要用到单节锂电池供电。以前没有接触过锂电池充电管理方面的技术，花了几天时间研究了一番，现在汇报一下研究成果。由于第一次做这样的项目，也许存在错误，欢迎朋友们拍砖。
首先查一下锂离子电池的相关国标（
GBT18287-2000
）
以下几个标准需要用到：
1
、放电终止电压：
2.75V
；
2
、额定容量：
生产厂标明的电池容量，指电池在环境温度为
20
℃±
5
℃
条件下，以
5h
率放电至终止电压时所应提供的电量，用
C5
表示
,
单位为
Ah
（安培小时）或
mAh
（毫安小时）。
3
、充电限制电压：
4.2V
；
4
、电池可采用下列制式之一进行充电
:
a
）在环境温度
20
℃
±
5
℃
的条件下，以
0.2C
5 A
充电，当电池端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于
0.01C
5 A
，最长充电时间不大于
8h
，停止充电。此充电制式为检验的仲裁充电制式。
b
）在环境温度
20
℃
±
5
℃
的条件下，以
1C
5 A
充电，当电池端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于
0.01C
5 A
，最长充电时间不大于
8h
，停止充电。
5
、关于预充电（预充电在
GBT18287-2000
中没看到有说明，查了其它的资料）。在电池电压低于
3.0V
时，先要以小电流（
10-50
mA
）对电池预充电，当电池电压上升到
3.0V
时再以正常电流充电。
由于手持机要与电脑通过
USB
端口通信，因此充电电源主要为电脑
USB
端口，充电方式采用方式一。
手持机要求在充电的同时能够正常工作，也就是能够一边充电，一边给系统供电。
查了一下市面上的充电管理芯片，感觉德州仪器（
TI
）做得不错（给
TI
做一下广告，不知道有没有广告费啊，哈），选定
BQ24070
带动态电源路径管理
(DPPM)
的单节锂电池充电管理芯片。
以下是原理框图和
BQ24070
的应用。
1
、
BQ24070
的“
MODE
”管脚通过
R4
接地，将其设置为
USB
模式，“
ISET
2
”
管脚通过
R7
接高，设置
USB
能提供的最大电流为
500mA
；
2
、设置终止充电电流
I(TERM)
由于
BQ24070
的终止充电电流
I(TERM)
，正常充电电流
IO(BAT)
和
预充电电流
IO(PRECHG)
由同一个电阻设置，为了能够最大限度将电池充满，先设置
终止充电电流
I(TERM)
。
I(TERM)=
K(SET)
×
V(TERM)/R(SET)
其中：
K(SET)=450
，
V(TERM)=0.1V
考虑到正常充电电流
IO(BAT)
不能太小（否则充电时间太长），设置
I(TERM)=17
mA
R(SET)
=
K(SET)
×
V(TERM)/
I(TERM)
=450
×
0.1/0.017=2.64K
，取
R(SET)=2.61K 1%
电阻，即
R5=2.61K
；
作者:
avatar_21ic
时间:
2010-1-14 18:26
本帖最后由 avatar_21ic 于 2010-1-14 18:31 编辑
3、正常充电电流IO(BAT)
IO (OUT)=V(SET)×K(SET)/ R(SET)
其中V(SET)=2.5V，K(SET)=425
IO (OUT)=2.5×425/2.61=407 mA；
未超过电脑USB端口能提供的最大电流500 mA，并且在充电的同时还有93 mA的电流可以向手持机供电。
4、预充电电流IO(PRECHG)
当电池电压低于3V时，BQ24070会以一个预充电电流将电池电压充至3.0V，此后才以正常的电流充电。
IO(PRECHG)=K(SET)×V(PRECHG)/R(SET)
由于此时10 mA ≤ IO(BAT) ≤ 100 mA，K(SET)=450；
V(PRECHG)=0.25V
IO(PRECHG)=450×0.25/2.61=43.1 mA。
5、RDPPM的取值
RDPPM=VDPPM/ (IDPPM×SF)
其中：IDPPM=100微安，SF=1.15
RDPPM一般取比系统最低工作电压高0.5V
本系统中，LDO输出电压：3.0V，LDO最大压降：0.15V，系统最低工作电压：3.0+0.15=3.15V。
VDPPM=3.15+0.5=3.65V。
RDPPM=VDPPM/ (IDPPM×SF)=3.65/(0.1×1.15)=3.65/0.115=31.739K，取RDPPM=31.6K，即：R8=31.6K；
6、充电安全时间设定
t(CHG) = K(TMR) × R(TMR)
K(TMR)：时间设置因子，等于0.360s/Ω
根据国标，电池充电时间不大于8小时，设定充电安全时间为6小时
R(TMR)=6×60×60/0.360=60K，取R(TMR)=60.4K 1%电阻，即R9=60.4K；
7、由于实际条件的限制，本设计不使用BQ24070的电池温度检测功能，因此将“TS”管脚通过R6接地（建议弟兄们在做设计的时候还是尽量加上温度检测，这样比较保险）。
8、其它要注意的事项
1）在没有外接电源接入时，电池通过OUT管脚向系统供电。如果此时电池电压≥3V，电池与OUT管脚之间会有40-100mV的压降。即：如果电池电压为3.7V，那么，此时OUT管脚上的电压最小可能是3.6V；
2）芯片在启动时，有150mS的延时，用于USB枚举，在此时间内，芯片忽略USB能提供的电流；
3）“/PG”管脚用于检测充电电源是否插入，“STAT1”和“STAT2”用于指示充电状态，在实际应用中要注意它们都是开漏输出。
作者:
t6225008
时间:
2010-1-19 11:14
不知道兄弟你支不支持下国产IC呢？目前国内电源IC技术已经走向成熟，脑海别一味的认为国产货就是**哦。国外的又贵用起来又差不多。我顶~~~ 可以互相交流一下：QQ：873794358 TEL:873794358
作者:
PowerAnts
时间:
2010-1-19 11:38
国产IC的口号：性能诚可贵，性价比要高，若为价钱故，二者皆可抛
作者:
andy2003hu
时间:
2010-1-19 11:45
:o
作者:
zqc666
时间:
2010-2-22 20:12
我们也是一港资电池管理方案IC提供企业，工厂生产在台湾，我们针对锂电池，镍氢电池及电池组应用（主要是充放电管理，电池保护，精准电量显示），有10多年的技术积累与经验，有多个系列的管理方案，我们成功替代了BQ等品牌的方案，如BQ2000，BQ2057，BQ2060，BQ2410X等，多年来产品稳定可靠，高性价比，深受客户喜欢，比如锂电池充电管理方案我司的GT6316，GT6312等系列IC在某些领域，占有很高的市场，比如移动DVD，移动ATSC电视，高端的剃须刀，无线电话，笔记本电脑等领域。
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michael_zhang@vip.163.com
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