MAX1925/MAX1926單節(jié)鋰電池開關(guān)模式充電器：設(shè)計與應(yīng)用全解析

在電子設(shè)備日益普及的今天，鋰電池作為一種高效的儲能裝置，被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中。而鋰電池充電器的性能則直接影響著電池的使用壽命和充電效率。MAX1925/MAX1926單節(jié)鋰電池開關(guān)模式充電器就是這樣一款性能卓越的產(chǎn)品，下面我們就來詳細(xì)了解一下它的特點、工作原理及應(yīng)用設(shè)計。

文件下載：MAX1925.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX1925/MAX1926是一款采用外部PMOS通流元件降壓配置的單節(jié)鋰離子（Li+）開關(guān)模式電池充電器。它具有充電電流可編程的特點，通過外部電容可以設(shè)置最大充電時間。此外，還具備自動輸入電源檢測（ACON輸出）、邏輯控制使能以及使用外部熱敏電阻進(jìn)行溫度監(jiān)測等功能。

兩款產(chǎn)品差異

MAX1925在輸入電壓大于6.1V時會禁用充電功能，而MAX1926則可以在輸入電壓為4.25V至12V的范圍內(nèi)進(jìn)行充電。

產(chǎn)品封裝與溫度范圍

這兩款產(chǎn)品采用12引腳4mm×4mm薄型QFN封裝，適用于-40°C至+85°C的擴(kuò)展溫度范圍。同時，還提供評估套件，可加快設(shè)計進(jìn)程。

二、產(chǎn)品特性

封裝小巧

4mm×4mm的小尺寸封裝，為設(shè)計節(jié)省了空間，適用于對空間要求較高的電子產(chǎn)品。

輸入范圍靈活

MAX1926的輸入范圍為4.25V至12V，能適應(yīng)多種電源場景；MAX1925在4.5V至6.1V輸入范圍內(nèi)工作，且在6.1V有過壓鎖定功能。

高精度電池調(diào)節(jié)

電池調(diào)節(jié)電壓精度達(dá)到±0.75%，能確保電池充電的安全性和穩(wěn)定性。

充電電流可編程

通過一個電阻即可設(shè)置充電電流，方便工程師根據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整。

自動輸入電源檢測

具備自動輸入電源檢測功能，通過ACON輸出指示電源狀態(tài)，還設(shè)有LED（或邏輯輸出）充電狀態(tài)和故障指示器，方便用戶實時了解充電情況。

可編程安全定時器

具有可編程安全定時器，當(dāng)電池電壓達(dá)到4V時會自動重啟充電，保障電池始終處于良好的充電狀態(tài)。

熱敏電阻監(jiān)測輸入

通過外部熱敏電阻監(jiān)測電池溫度，當(dāng)溫度異常時會停止充電，確保充電安全。

三、電氣特性

電壓相關(guān)參數(shù)

• 電源電壓范圍：MAX1925的充電輸入范圍為4.5V至6.1V，MAX1926為4.25V至12V。
• ACON觸發(fā)點：不同產(chǎn)品有不同的觸發(fā)電壓值，如MAX1925的觸發(fā)點在4.17 - 4.43V之間。
• 電壓環(huán)路相關(guān)：電壓環(huán)路設(shè)定點為4.1685 - 4.2315V，具有15mV的滯后，還有不同的電池預(yù)充電電壓閾值。

電流相關(guān)參數(shù)

• 充電電流：不同階段的充電電流不同，如Prequal1階段（電池電壓低于2V）為3 - 6mA，Prequal2階段（電池電壓在2V - 3V）充電電流為C/10。
• 電流環(huán)路：CS - BATT感測閾值有特定的平均和滯后值，還有滿電池指示的電流閾值。

其他參數(shù)

• 驅(qū)動功能：EXT的灌/拉電流為1A，導(dǎo)通電阻在5 - 12Ω之間，標(biāo)稱開關(guān)頻率在電池電壓為3.6V、電感為10μH時為235kHz。
• 定時器功能：不同階段的定時器超時時間不同，如滿充電超時時間在CCT = 100nF時為3.02小時，Prequal1和Prequal2也有相應(yīng)的超時時間，定時器精度在±15%以內(nèi)。
• CHG輸出：低電流時為7 - 14mA，高漏電流為1μA，故障時閃爍頻率為0.5Hz。
• ACON輸出：高漏電流在0.01 - 1.00μA之間，灌電流為2mA。
• 熱敏電阻監(jiān)測：不同溫度條件下有不同的感測電流和感測電壓觸發(fā)點。

四、充電過程詳解

充電周期啟動條件

當(dāng)出現(xiàn)以下情況時，MAX1925/MAX1926會啟動預(yù)充電（PREQUAL）：

• 連接外部電源。
• 充電完成后電池電壓降至4V。
• EB引腳狀態(tài)切換。
• 輸入電源循環(huán)。

預(yù)充電階段

• PREQUAL1：當(dāng)電池電壓低于2V時，以4mA的電流對電池進(jìn)行充電，由內(nèi)部線性電流源提供。
• PREQUAL2：當(dāng)電池電壓超過2V時，以編程的快速充電電流的10%（IFASTCHG）對電池進(jìn)行充電，直至電池電壓達(dá)到3V。

快速充電階段

當(dāng)電池電壓高于3V時，以設(shè)定的全電流進(jìn)行快速充電。在快速充電過程中，充電器先以恒流模式工作，直到電池電壓達(dá)到4.2V，然后進(jìn)入恒壓模式。

充滿電階段

當(dāng)電池電壓達(dá)到調(diào)節(jié)值且充電電流降至IFASTCHG的1/8以下時，充電器進(jìn)入滿充電補(bǔ)償模式，此時CHG LED熄滅。在滿充電補(bǔ)償模式下，控制器繼續(xù)以恒壓模式工作，除非電池電壓下降。

自動重啟

當(dāng)電池電壓降至4V且滿充電時間（tFULLCHG）完成后，充電器會自動重啟充電，確保電池始終保持充足的電量。

五、應(yīng)用設(shè)計要點

定時器電容與故障模式

通過在CT引腳連接一個外部電容來設(shè)置定時器。一個100nF的電容可將滿充電定時器（tFULLCHG）設(shè)置為3小時，Prequal1定時器設(shè)置為（tFULLCHG）/1088（10s），Prequal2定時器設(shè)置為（tFULLCHG）/17（10.67分鐘）。當(dāng)安全定時器超時或電池電壓超過4.35V時，會觸發(fā)故障報警，CHG輸出閃爍。

電感選擇

為了最小化充電電流誤差，電感L的選擇需要根據(jù)以下公式進(jìn)行計算： [L>frac{left(V{IN}-2 × V{BATT }right) × t{Delay }}{2 × Delta I{CHG}}] 同時，要選擇具有合適RMS和飽和電流額定值的電感，以滿足電路需求。

輸出電容選擇

輸出電容的ESR會影響充電器在電壓調(diào)節(jié)模式下的開關(guān)頻率。為了確保從恒流模式（CCM）到恒壓模式（CVM）的穩(wěn)定過渡，應(yīng)選擇具有合適ESR的電容，推薦使用鉭電容，也可以使用帶有串聯(lián)電阻的陶瓷電容。

MOSFET選擇

MAX1925/MAX1926驅(qū)動外部P溝道MOSFET的柵極，應(yīng)選擇|VDS,MAX| > VIN且|VGS,MAX| > VIN的MOSFET，并具有較低的RDSON，以降低電阻損耗。

二極管選擇

為了防止電池在電源短路時放電以及保護(hù)電路免受負(fù)輸入電壓的影響，應(yīng)在電源和IN之間添加一個肖特基或硅二極管。同時，在關(guān)斷周期中，應(yīng)選擇電流額定值大于VIPK/RSET且電壓額定值大于VIN的肖特基二極管來捕獲電感電流。

熱管理

通過外部熱敏電阻監(jiān)測電池溫度，當(dāng)電池溫度低于0°C或高于+50°C時，會停止充電并進(jìn)入故障模式?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)整熱敏電阻的連接方式來調(diào)整故障檢測溫度。

六、總結(jié)

MAX1925/MAX1926單節(jié)鋰電池開關(guān)模式充電器具有多種優(yōu)秀特性，能夠為單節(jié)鋰電池提供高效、安全的充電解決方案。在應(yīng)用設(shè)計過程中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇電感、電容、MOSFET和二極管等元件，并注意熱管理和故障處理，以確保充電器的性能和穩(wěn)定性。大家在實際應(yīng)用中是否遇到過類似充電器的設(shè)計難題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。