多功能AAT3680鋰電池線性充電控制器

AAT3680內(nèi)部架構(gòu)

圖1 AAT3680內(nèi)部功能框圖

AAT3680是一個(gè)片上系統(tǒng)(SoC)，由圖1 可以看到它由讀取使能微控制器、2倍涓流充電控制器、電流環(huán)誤差放大器、電壓環(huán)誤差放大器、電壓比較器、溫度感測(cè)比較器、環(huán)路選擇和多工驅(qū)動(dòng)器、充電狀態(tài)邏輯控制器、狀態(tài)發(fā)生器、多工器、LED信號(hào)發(fā)生器、MOSFET、基準(zhǔn)電壓、電源開機(jī)復(fù)位、欠電壓鎖定、過流/短路保護(hù)等十多個(gè)不同功能的IC整合在一個(gè)晶元上。

圖2 AAT3680工作流程圖

圖3 AAT3680的鋰電池充曲線

圖4 AAT3680典型應(yīng)用圖

AAT3680主要特性與功能
4.5~15V輸入電壓范圍；低的靜態(tài)工作電流,典型值為0.5mA；可編程充電電流；自動(dòng)程控充電；電池溫度監(jiān)測(cè)；過溫保護(hù)快速充電選擇；電池過放電涓流調(diào)整；電池充滿自動(dòng)轉(zhuǎn)換至關(guān)機(jī)/休眠模式；過壓、過流、過溫保護(hù)；上電復(fù)位；LED充電狀態(tài)輸出或系統(tǒng)微控制器串行接口；-20~+70℃溫度范圍；8腳 MSOP、TSSOP或SOP封裝。
AAT3680的引腳功能如表1所示。

AAT3680充電器工作流程
電源接通上電復(fù)位，檢測(cè)供電是否欠電壓，如供電電壓不足(<4.0V)，欠電壓鎖定，即進(jìn)入關(guān)機(jī)模式；如供電電壓正常，則對(duì)電池包進(jìn)行溫度測(cè)試，溫度過高，溫度故障，則返回上一程式，輸出報(bào)警；如電池包溫度正常，自動(dòng)作充電模式予先調(diào)整測(cè)試，VMIN>VBAT ,采用低電流充電模式；當(dāng)VBAT>VMIN，進(jìn)行電流狀態(tài)測(cè)試，VMAX>VBAT，采用恒流充電模式；VMAX

AAT3680涓流充電
當(dāng)鋰電池的初始電壓很低時(shí)或鋰電池在充電過程中升溫太快時(shí)，自動(dòng)改用微小電流的涓流充電模式，既可保護(hù)鋰電池又可有效降低充電中的鋰電池溫度。涓流電流是正常可調(diào)節(jié)充電電流的10%。AAT3680特有的2倍涓流充電功能可以在安全模式下縮短涓流充電時(shí)間。連接T2X腳到VSS，即可獲得一個(gè)是常規(guī)涓流充電電流2倍的快速涓流充電功能。利用MCU可以設(shè)計(jì)編制涓流、2倍涓流、恒流、恒壓充電程控。

AAT3680充電程序
AAT3680的鋰電池充曲線如圖3所示，充電開始時(shí)如電池電壓過低，則先采用涓流充電，當(dāng)鋰電池具有一定電流、電壓，即進(jìn)入恒流充電模式，鋰電池的電壓逐漸升高，當(dāng)鋰電池電壓升高到4.0V(VCH=4.1V)或4.1V(VCH=4.2V)時(shí)轉(zhuǎn)入恒壓充電模式，充電電流逐漸減少，當(dāng)電壓、電流都已達(dá)到予置目標(biāo)值時(shí)，充電程序結(jié)束。

AAT3680充電狀態(tài)輸出
AAT3680經(jīng)由STAT功能腳提供一個(gè)電池充電狀態(tài)輸出，其特點(diǎn)是一個(gè)開放的串行數(shù)據(jù)輸出，可以輸出顯示五種不同狀態(tài)功能。將STAT腳通過一個(gè)LED和VP連接，AAT3680每次輸出一組有四個(gè)周期長(zhǎng)的信息，可以表達(dá)電池充電的某一狀態(tài)。通常情況下，每一個(gè)輸出周期長(zhǎng)1秒，因而一組狀態(tài)信息需要4秒的時(shí)間通過一個(gè)LED去顯示?？梢杂肔ED亮暗來顯示休眠/充滿、溫度故障、充電調(diào)整、恒流模式、恒壓模式五種不同的狀況(表2)。
將STAT腳連接系統(tǒng)的微處理器，可用微處理器讀取這些信息，由于是計(jì)算機(jī)來讀取而非人工識(shí)別，每個(gè)周期的輸出速度將提高到40us，這樣一組狀態(tài)信息能在160us中讀取。

AAT3680應(yīng)用實(shí)例
AAT3680的實(shí)際應(yīng)用十分方便而簡(jiǎn)單，周邊器件很少。典型應(yīng)用如圖4。
感測(cè)電阻RSENSE是在充電狀態(tài)下，利用充電電流流經(jīng)時(shí)產(chǎn)生的壓降監(jiān)控充電電流，由此獲得充電電流的反饋，可用下式計(jì)算：
RSENSE=VSENSE / IREG
其中，IREG 為預(yù)期的充電流。RSENSE 的監(jiān)控電流直接輸入AAT3680的監(jiān)控電流輸入端(CSI)。
電池的溫度監(jiān)測(cè)是通過測(cè)量TS與VSS引腳間的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)電池溫度的連續(xù)監(jiān)測(cè)，把電池包內(nèi)的熱敏電阻作為溫度傳感器，輸出信號(hào)經(jīng)RT1和RT2分壓，將該電壓輸入AAT3680的溫度感測(cè)比較器，與內(nèi)部的門限電壓相比較，以決定是否允許充電。由于外部的分壓和內(nèi)部的門限電壓均以VP為參考，從而保證溫度檢測(cè)電路不受工作電源VP的波動(dòng)影響。
Q1可選用PNP晶體管和P-MOSFET，主要作為向鋰電池提供充電電流的通道，如圖2所示使用ZETEX的FZT788B，其基極電位受AAT3680的DRV腳控制，以按實(shí)時(shí)需要改變充電電流。
AAT3680可應(yīng)用在手機(jī)、PDA、DSC、手持儀器、座充和臺(tái)式充電器。