一種基于ZS6366的移動(dòng)電源設(shè)計(jì)

隨著智能移動(dòng)設(shè)備性能的不斷提升，電池越來(lái)越不堪重負(fù)，移動(dòng)電源產(chǎn)品隨之發(fā)展壯大，此外，用戶需求的提升也要求產(chǎn)品朝著靈活設(shè)計(jì)的方向發(fā)展。目前市場(chǎng)上的鋰電池充電管理IC 大多為1A線性充電，其缺點(diǎn)表現(xiàn)為：1A的線性充電溫度很高、片上熱阻損耗嚴(yán)重，導(dǎo)致線性電池充電管理IC的電流很難做到2A,即使通過(guò)外擴(kuò)MOS做到 2A,溫度也比較高，而且轉(zhuǎn)化效率在70%左右，因此，開(kāi)關(guān)充電就顯得非常必要。目前市場(chǎng)上對(duì)鋰電池充電管理IC的需求主要是：2A~3A大電流集成MOS、開(kāi)關(guān)式效率達(dá)到90%以上，以及低溫充電管理IC.另外，多功能的集成芯片越來(lái)越受歡迎，包括開(kāi)關(guān)充電管理、電池電量檢測(cè)顯示、同步升壓輸出限流等功能集成于單一芯片之上成為當(dāng)今的發(fā)展趨勢(shì)。

集成多功能，低成本更可靠

“三合一”、“五合一”芯片受到市場(chǎng)歡迎。ZS6366即是一款應(yīng)用于移動(dòng)電源，集成了開(kāi)關(guān)鋰電池充電管理、同步升壓輸出限流、電池電量檢測(cè)顯示、LED手電筒及按鍵控制為一體的便攜式電源管理IC.它以開(kāi)關(guān)方式進(jìn)行充電，集成了包括涓流充電、恒流充電和恒壓充電全過(guò)程的充電方式，浮充電壓精度在全溫度范圍可達(dá)±1%,并且具有充電電流溫度低，充電效率高等優(yōu)點(diǎn)，配合適當(dāng)?shù)耐鈬骷梢赃_(dá)到2A甚至更高的充電電流。

在充電狀態(tài)下，如果輸出USB同時(shí)接了負(fù)載，ZS6366的動(dòng)態(tài)路徑調(diào)整功能會(huì)智能分配輸入電流優(yōu)先提供給負(fù)載，如果負(fù)載電流增大，則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉充電，待負(fù)載充電電流逐漸減小到一定值時(shí)再打開(kāi)電池充電，有效地限制了輸入電流，防止損壞供電的適配器或者USB.同時(shí)也可以通過(guò)按鍵切換充電或放電。

ZS6366的DC-DC升壓可達(dá)到±1%的精度，可以提供高達(dá)90%以上的升壓轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)具有精確的升壓限流功能。ZS6366 配置了4個(gè)LED恒流驅(qū)動(dòng)端口，智能顯示電池電量，芯片內(nèi)置邏輯鎖定功能，防止電量指示的狀態(tài)不穩(wěn)，同時(shí)集成了電池真實(shí)電壓追蹤技術(shù)，跟蹤電芯內(nèi)部真實(shí)電量，防止充放電造成的電壓偏差。另外，ZS6366具有多重保護(hù)設(shè)計(jì)，包括負(fù)載過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、軟啟動(dòng)保護(hù)等，同時(shí)芯片端口設(shè)計(jì)了高性能的ESD保護(hù)電路，使得該款芯片具有極高的可靠性。電池放電在2.9V時(shí)關(guān)斷，有效保護(hù)和延長(zhǎng)電池充放次數(shù)和壽命。 基于ZS6366的應(yīng)用實(shí)例

ZS6366采用同步降壓方式來(lái)對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，此做法的好處是可以將轉(zhuǎn)換效率提升至90%以上，并且能很好地規(guī)避線性管理IC的溫度高、電流無(wú)法做大的問(wèn)題。而在充電功能、升壓功能及保護(hù)功能上都做了非常好的優(yōu)化，在做到快速充電的同時(shí)，提高了可靠性，降低了成本。圖1為基于ZS6366的典型應(yīng)用方案的系統(tǒng)框圖，圖2為充電過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意，圖3是一個(gè)典型應(yīng)用的電路圖。

1 開(kāi)關(guān)充電

在充電過(guò)程中，ZS6366用開(kāi)關(guān)方式對(duì)電池進(jìn)行涓流/恒流/恒壓三段式充電。當(dāng)電池電壓低于3V時(shí)進(jìn)行涓流充電;當(dāng)電池電壓高于3V時(shí)進(jìn)行恒流充電;當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí)進(jìn)行恒壓充電，此時(shí)充電電流開(kāi)始逐漸減小，當(dāng)電流減小到恒流充電電流的1/10時(shí)，4個(gè)LED燈全部常亮，指示電池已經(jīng)飽和。這時(shí)，芯片可選擇電流進(jìn)一步減小到零，維持浮充電壓;或者終止充電，等待電池電壓降低到一定電壓(VRECHG)時(shí)進(jìn)行復(fù)充(Recharge)。

充電時(shí)，對(duì)電池充電的電流大小由芯片的SNS引腳和BAT引腳之間的采樣電阻RS來(lái)設(shè)定。恒流充電電流ICharge由下式?jīng)Q定：

涓流充電電流為ICharge的1/8,充滿判斷電流為ICharge的1/10

電流的瞬時(shí)增大會(huì)對(duì)電池造成傷害，當(dāng)電池直接進(jìn)入恒流充電時(shí)，ZS6366會(huì)控制充電電流逐漸增大到設(shè)定值，避免了瞬間大電流沖擊引起的各種問(wèn)題。

另外，ZS6366具有動(dòng)態(tài)路徑調(diào)整功能，保證了USB端負(fù)載的優(yōu)先供電。如果充電過(guò)程中，輸出USB同時(shí)帶有負(fù)載，ZS6366會(huì)控制系統(tǒng)給電池充電同時(shí)供電給負(fù)載;如果VCCS》3.7mV,ZS6366會(huì)控制系統(tǒng)優(yōu)先供電給負(fù)載，同時(shí)逐漸減小充電電流直到不充電，讓全部輸入電流供給負(fù)載，同時(shí)達(dá)到了輸入限流的效果，如果VCCS《3.2mV,芯片會(huì)控制恢復(fù)充電。

2. 同步升壓

此方案具有同步升壓功能，可將單節(jié)鋰電池2.9V ~4.2V之間的電壓升壓到5V輸出，給負(fù)載供電。電池電壓低于2.9V時(shí)，芯片系統(tǒng)將判斷為電池電量不足，停止升壓。當(dāng)VIN電壓低于3.3V時(shí)，系統(tǒng)將判斷為電源適配器掉電，并啟動(dòng)升壓電路。

升壓時(shí)，ZS6366通過(guò)CS和CSN檢測(cè)負(fù)載電流，如果負(fù)載電流逐漸增加，到達(dá)限流值時(shí)輸出電壓會(huì)下降，直到不升壓(同步整流PMOS常開(kāi))。限流值的計(jì)算：