MAX8808X/MAX8808Y/MAX8808Z：小巧高效的單節(jié)鋰電池充電器

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，鋰電池作為主要的能量存儲(chǔ)設(shè)備，其充電器的性能和尺寸成為了關(guān)鍵因素。Maxim推出的MAX8808X/MAX8808Y/MAX8808Z系列單節(jié)鋰電池充電器，以其集成度高、尺寸小巧等特點(diǎn)，為手持設(shè)備提供了理想的充電解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8808X/MAX8808Y/MAX8808Z是智能、獨(dú)立的恒流/恒壓（CCCV）熱調(diào)節(jié)線性充電器，專為單節(jié)鋰離子（Li+）電池充電而設(shè)計(jì)。該系列產(chǎn)品集成了電流檢測(cè)電路、MOS傳輸元件和熱調(diào)節(jié)電路，并且省去了反向阻斷肖特基二極管，為手持設(shè)備打造了最簡(jiǎn)單、最小巧的充電解決方案。

1. 不同型號(hào)特點(diǎn)

• MAX8808X：作為獨(dú)立充電器，可控制從預(yù)充電狀態(tài)到快速充電、頂部充電和充滿指示的整個(gè)充電序列。
• MAX8808Y和MAX8808Z：省去了預(yù)充電狀態(tài)，允許在無(wú)電池的情況下啟動(dòng)負(fù)載。

2. 熱調(diào)節(jié)功能

專利熱調(diào)節(jié)電路在快速充電或高環(huán)境溫度下限制芯片溫度，在不損壞IC的前提下實(shí)現(xiàn)最大充電電流。

3. 高靈活性設(shè)計(jì)

通過(guò)外部電阻提供可調(diào)的快速充電電流，還具備電池充電狀態(tài)指示器（CHG）、控制輸入（EN）和輸入電源檢測(cè)輸出（ACOK）等功能。

4. 寬輸入電壓范圍和溫度范圍

接受 +4.25V 至 +15V 的電源輸入，但當(dāng)輸入電壓超過(guò) +7V 時(shí)會(huì)禁用充電，以保護(hù)設(shè)備免受不合格或有故障的交流適配器影響。該系列產(chǎn)品可在 -40°C 至 +85°C 的擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)工作，并采用緊湊的 8 引腳、2mm x 2mm TDFN 封裝，最大高度為 0.8mm。

二、產(chǎn)品特性

1. 獨(dú)立線性單節(jié) Li+ 電池充電器

無(wú)需外部 FET、反向阻斷二極管或電流檢測(cè)電阻，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。

2. 可編程快速充電電流

最大可達(dá) 1A，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活調(diào)整。

3. 專利芯片溫度調(diào)節(jié)控制

芯片溫度調(diào)節(jié)閾值為 +115°C，有效保護(hù)芯片免受過(guò)熱損壞。

4. 寬輸入電壓范圍和過(guò)壓保護(hù)

輸入電壓范圍為 +4.25V 至 +15V，輸入過(guò)壓保護(hù)閾值高于 +7V。

5. 充電電流監(jiān)測(cè)

可用于電量計(jì)量，方便用戶了解電池充電狀態(tài)。

6. 低壓降電壓

在 500mA 時(shí)壓降僅為 300mV，提高了充電效率。

7. 輸入電源檢測(cè)輸出和充電使能輸入

方便與其他電路進(jìn)行接口和控制。

8. 軟啟動(dòng)功能

限制浪涌電流，保護(hù)電源和電池。

9. 充電狀態(tài)輸出

可用于 LED 或微處理器（μP）接口，直觀顯示充電狀態(tài)。

10. 小巧封裝

2mm x 2mm 8 引腳 TDFN 封裝，最大高度 0.8mm，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用。

三、電氣特性

1. 輸入電壓范圍

輸入工作范圍為 4.25V 至 15V，滿足多種電源需求。

2. ACOK 閾值

VIN - VBATT 有 10mV 遲滯（典型值），VIN 上升時(shí)為 15 - 60mV，VIN 下降時(shí)為 10 - 45mV。

3. 過(guò)壓鎖定觸發(fā)點(diǎn)

Vin 上升時(shí)，有 100mV 遲滯（典型值），觸發(fā)點(diǎn)為 6.5 - 7.5V。

4. 輸入電流

充電時(shí)（IN - IBATT）為 0.8 - 2mA，禁用時(shí)為 0.23 - 0.50mA，OFF 狀態(tài)（VIN = VBATT = 4.0V）時(shí)為 0.065mA。

5. VL 輸出電壓和負(fù)載調(diào)節(jié)

IVL = 100A 時(shí)，VL 輸出電壓為 3.0V；lVL 從 100A 到 2mA 時(shí)，VL 負(fù)載調(diào)節(jié)為 -5 至 -30mV。

6. 電池調(diào)節(jié)電壓

IBATT = 1mA 時(shí)，電池調(diào)節(jié)電壓為 4.162 - 4.238V。

7. 其他參數(shù)

還包括預(yù)充電電流、芯片溫度調(diào)節(jié)閾值、電池預(yù)充電閾值電壓等多項(xiàng)電氣參數(shù)，具體可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)。

四、典型工作特性

通過(guò)一系列圖表展示了不同條件下的工作特性，如禁用模式電源電流與輸入電壓的關(guān)系、充電電流與輸入電壓和電池電壓的關(guān)系、電池調(diào)節(jié)電壓與環(huán)境溫度的關(guān)系等。這些特性有助于工程師在設(shè)計(jì)時(shí)更好地了解產(chǎn)品性能，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

五、引腳描述

1. IN

輸入電源電壓，需用 1μF 或更大的陶瓷電容旁路到 GND，以改善線路噪聲和輸入瞬態(tài)抑制。

2. VL

內(nèi)部生成的 IC 邏輯電源，用 0.47μF 陶瓷電容旁路到 GND。

3. GND

接地，將 GND 和暴露焊盤連接到大型銅接地平面，以實(shí)現(xiàn)最大功耗。

4. ISET

充電電流編程和快速充電電流監(jiān)測(cè)，輸出電流為每安培電池充電電流 1.08mA，通過(guò)連接電阻到 GND 來(lái)設(shè)置充電電流。

5. CHG

充電指示器，為開(kāi)漏輸出，充電開(kāi)始時(shí)為低電平，電池電流低于快速充電電流的 10% 或 IC 禁用時(shí)為高阻抗。

6. EN

邏輯電平使能輸入，MAX8808X 和 MAX8808Z 為低電平有效，MAX8808Y 為高電平有效。

7. ACOK

輸入狀態(tài)指示器，為開(kāi)漏輸出，當(dāng) VIN < +7V 且 (VIN – VBATT) ≥ 40mV 時(shí)為低電平，需要外部 100kΩ 上拉電阻。

8. BATT

Li+ 電池連接，需用至少 2.2μF 每安培充電電流的陶瓷電容旁路到 GND。

9. EP

暴露焊盤，連接到大型接地平面以實(shí)現(xiàn)最大功耗。

六、詳細(xì)工作原理

1. 充電過(guò)程

當(dāng)插入電池電壓低于 2.5V 的 Li+ 電池時(shí)，MAX8808X 進(jìn)入預(yù)充電階段，以用戶編程的快速充電電流的 10% 對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電。當(dāng)電池電壓超過(guò) 2.5V 時(shí)，進(jìn)入快速充電階段，快速充電電流通過(guò)連接 ISET 到 GND 的電阻進(jìn)行編程。隨著電池電壓接近 4.2V，充電電流逐漸減小。當(dāng)電池電流降至快速充電電流的 10% 以下時(shí)，CHG 指示器變?yōu)楦咦杩?，表明電池已充滿，IC 進(jìn)入恒壓調(diào)節(jié)模式以保持電池充滿狀態(tài)。

2. 熱調(diào)節(jié)

熱調(diào)節(jié)環(huán)路通過(guò)必要時(shí)降低充電電流，將芯片溫度限制在 +115°C，不僅保護(hù) IC 免受過(guò)載，還允許在不損壞系統(tǒng)的情況下使用更高的充電電流。

3. 使能輸入

MAX8808X/MAX8808Z 的 EN 為低電平有效，MAX8808Y 的 EN 為高電平有效，用于控制充電器的啟用和禁用。

4. ACOK 輸出

當(dāng) +4.25V ≤ VIN ≤ +7V 且 VIN - VBATT ≥ 40mV 時(shí)，ACOK 輸出為低電平，需要外部上拉電阻，關(guān)機(jī)時(shí)為高阻抗。

5. VL 內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器

內(nèi)部線性調(diào)節(jié)器為 IC 供電，VL 用 0.47μF 陶瓷電容旁路到 GND，當(dāng)輸入電壓高于電池電壓時(shí)，VL 調(diào)節(jié)為 3.0V。

6. CHG 充電指示器輸出

CHG 為開(kāi)漏輸出，根據(jù)不同的充電階段指示充電狀態(tài)，可用于驅(qū)動(dòng)充電指示 LED 或與微處理器接口。

7. 軟啟動(dòng)

進(jìn)入快速充電模式時(shí)，軟啟動(dòng)算法激活，在 MAX8808X 中，預(yù)充電狀態(tài)完成（VBATT 超過(guò) +2.5V）后，充電電流在 1ms 內(nèi)升至全充電電流，減少輸入電源的浪涌電流。MAX8808Y 和 MAX8808Z 無(wú)預(yù)充電狀態(tài)，啟用后直接進(jìn)入軟啟動(dòng)。

七、應(yīng)用信息

1. 充電電流選擇

最大充電電流通過(guò)連接 ISET 到 GND 的外部電阻（RISET）進(jìn)行編程，計(jì)算公式為 RISET = 1302V / IFASTCHG，其中 IFASTCHG 單位為安培，RISET 單位為歐姆。ISET 還可用于監(jiān)測(cè)快速充電電流水平。

2. 電容選擇

• BATT 到 GND 連接陶瓷電容以確保穩(wěn)定性，大多數(shù)應(yīng)用使用 1μF X5R 陶瓷電容。
• IN 到 GND 連接 1μF 陶瓷電容，高充電電流時(shí)使用更大的輸入旁路電容以降低電源噪聲。
• VL 到 GND 連接 0.47μF 陶瓷電容。

3. 熱考慮

MAX8808X/MAX8808Y/MAX8808Z 采用熱增強(qiáng) TDFN 封裝，將暴露焊盤連接到大型銅接地平面，可增加功率耗散，減少芯片溫度升高。

4. DC 輸入源

該系列產(chǎn)品可在良好調(diào)節(jié)的 DC 源下工作，完整充電輸入電壓范圍為 4.25V 至 7V，輸入可承受高達(dá) 15V 而不損壞 IC。當(dāng) VIN 大于 7V 時(shí)，內(nèi)部過(guò)壓保護(hù)電路禁用充電，直到輸入降至 7V 以下。

5. 應(yīng)用電路

• 獨(dú)立 Li+ 充電器：通過(guò)連接 2.8kΩ 電阻到 ISET 設(shè)置充電電流為 465mA，CHG 輸出連接 LED 指示充電狀態(tài)。
• 微處理器接口充電器：MAX8808X 與微處理器配合使用，EN 控制充電啟用，ACOK 指示輸入電源存在，CHG 檢測(cè)電池充電狀態(tài)，通過(guò)監(jiān)測(cè) VISET 可測(cè)量充電電流。
• USB 供電 Li+ 充電器：可根據(jù) USB 端口的電流能力調(diào)整充電電流，初始充電電流為 100mA，若端口支持，可增加到 425mA。

八、布局和旁路建議

• 輸入電容應(yīng)盡可能靠近設(shè)備放置。
• 提供大型銅接地平面，使暴露焊盤能夠?qū)崃繌脑O(shè)備散發(fā)出去。
• 電池連接到 BATT 應(yīng)盡可能靠近設(shè)備，以提供準(zhǔn)確的電池電壓檢測(cè)。
• 所有大電流走線應(yīng)短而寬，以最小化電壓降。MAX8808 評(píng)估套件中提供了示例布局，可加快設(shè)計(jì)速度。

MAX8808X/MAX8808Y/MAX8808Z 系列單節(jié)鋰電池充電器以其集成度高、性能優(yōu)越、尺寸小巧等特點(diǎn)，為各種手持設(shè)備的鋰電池充電提供了可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)，并參考上述應(yīng)用信息和布局建議，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品性能。你在使用這類充電器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。