安森美半导体推出小外形的锂电池充电设计方案

只看该作者 · 2020-10-27 09:15

安森美半导体推出小外形的锂电池充电设计方案

就像最近十年智能手机的发展一样，其他不断增长的市场也要求缩小的外形尺寸以及更多的功能和便携性。细分四轴飞行器市场在迷你型和微型四轴飞行器呈现出增长。我们看到助听器或耳机市场的显著增长，提供语音识别、接近传感器、噪声消除和高保真度。小蓝牙音箱适合掌上使用。手表外形的用于健身和医疗的可穿戴设备是不断增长的细分市场，为物联网 (IoT)的大数据分析增加输入。锂电池是这些小外形应用的主要选择，因其较高的比能量(Wh / kg)、较低的成本和灵活的形状因数，所有这些都推动对更小锂电池充电器的需求。安森美半导体拥有领先行业的锂电池充电器技术，占位极小，可移植到更小的充电尺寸中。

锂电池CC/CV充电曲线：

锂电池通常有恒流 (CC) /恒压 (CV) 充电曲线，如图1所示。从左到右，一个空的电池开始轻度充电 (〜C / 5)充电或“预充电”。如果在接近空电量时电流过多，锂离子会过早老化。一旦电池电压升至VBATMIN (钴通常为3.6V），便可以安全进入CC模式，电池数据表中规定了最大允许充电电流 (〜1C)。这可最大程度地延长充电时间 (TTC)。当电池电压再次达到数据表中规定的VFLOAT或电池最大电压时，充电器便进入CV模式。 CV模式钳制电压，并且当电池接近充满电时，进入电池的电流自然会逐渐减小。最终，随着逐渐减小的电荷，电流接近C/10至C/20，充电器终止充电。

图1

VFLOAT、VBATMIN、IPRE和IFAST的值可在电池数据表中找到。许多锂电池充电器都需要一个配套处理器经由I2C对其内部寄存器进行编程，以产生图1所示的CC/CV充电曲线。安森美半导体的FAN54120独立的锂电池充电器自动执行图1所示的CC/CV充电曲线，无需任何I2C寄存器或固件。这省去了配套处理器，从而降低了成本、空间和复杂性。它开箱即用，减少了上市时间。因为没有固件，所以FAN54120防篡改，这是对安全敏感的应用如医疗或IoT的另一个优势。

FAN54120独立充电器的外形尺寸极小。现在采用2mm x 2mm DFN封装发货，不久后将发布1.36mm x 0.76mm WLCSP封装。

图2

FAN54120 500mA独立的线性充电器：

FAN54120以一个外部rset电阻为基准 (图3)，以在各种电池容量 (图3，蓝色列) 下自动产生图1的CC/CV充电曲线。例如 (图3)，如果电池可处理500mA的最大电荷，选择1kΩ rset (IFAST = 500mA)，FAN54120将以100mA (IFAST / 5)自动预充电，过渡到500mA (IFAST)的 CC模式，然后在50mA (IFAST/10) 终止充电，电池容量750mAh。

图3

对于较小容量的锂电池如140mAh (图3)，使用5KΩ rset电阻可产生20mA的预充电，100mA的CC模式充电电流，以及10mA的充电终止电流。

FAN54120采用一个外部NTC支持JEITA“安全充电”温度。 FAN54120最高可承受28V的输入电压，可在高达6V的输入电压下工作，并具有仅150nA的世界级静态电流。这确保FAN54120在两次充电间不会使电池过放电。最后，FAN54120提供0.5％的CV精度，防止了较便宜的耐受+ 50mV的电池保护电路的意外过压保护 (OVP) 跳闸。

市场和应用包括耳机、可穿戴设备、蓝牙音箱和耳机、IoT设备、迷你和微型四轴飞行器、摄像机、电子烟、玩具和游戏机。

耳塞座充应用框图

耳塞座充的典型电池容量在270mAh至550mAh之间，这恰恰是FAN54120的最佳点。

图4的框图显示了FAN54120直接从USB接收5V VBUS (不一定是USB Type C)，其中CC1和CC2上的5kΩ下拉电阻通知连接的电源这是有效的接收器。LC709204执行电量计量，并由RSL10 蓝牙低功耗(BLE)进行配置。 RSL10每秒与电话应用程序通信并唤醒以了解是否已安装耳塞 (BLE：RSI)，然后启用FAN4860 5V升压。未安装耳塞时，可降低升压电流消耗。

图4

假设一个充满电的500mAh电池，在安森美半导体的低功耗以及优良产品性能的加持下，上述座充的充电间隔将大于5年。