MAX1772：低成本多化學(xué)電池充電器的理想之選

在電子設(shè)備的電池充電領(lǐng)域，一款高效、多功能且低成本的充電器控制芯片往往能為產(chǎn)品帶來顯著優(yōu)勢(shì)。今天，我們就來深入了解一下MAXIM公司的MAX1772，這是一款高度集成的多化學(xué)電池充電器控制IC，能簡化精確高效充電器的構(gòu)建。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1772是一款高度集成的多化學(xué)電池充電器控制IC，它能簡化精確高效充電器的構(gòu)建。該芯片使用模擬輸入來控制充電電流和電壓，可由主機(jī)編程或硬連線設(shè)置。通過采用帶同步整流的降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高效率充電。同時(shí)，它還能對(duì)從交流適配器汲取的最大電流進(jìn)行編程，避免在同時(shí)為負(fù)載和電池充電器供電時(shí)使交流適配器過載，從而降低交流適配器的成本。此外，MAX1772還提供了用于監(jiān)測(cè)從交流適配器汲取的電流、電池充電電流以及交流適配器是否存在的輸出。

二、產(chǎn)品特性

2.1 輸入電流限制

具有輸入電流限制功能，能有效保護(hù)電路，避免因電流過大對(duì)設(shè)備造成損壞。

2.2 高精度輸出

在0°C 至 +85°C的溫度范圍內(nèi)，使用內(nèi)部參考時(shí)輸出電壓精度可達(dá)±0.5%，確保充電過程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2.3 可編程充電電流

可編程電池充電電流大于4A，可根據(jù)不同的電池需求進(jìn)行靈活調(diào)整。

2.4 模擬輸入控制

通過模擬輸入控制充電電流和充電電壓，方便用戶進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置。

2.5 多電池化學(xué)兼容性

能夠?yàn)槿魏坞姵鼗瘜W(xué)類型充電，包括鋰離子（Li+）、鎳鎘（NiCd）、鎳氫（NiMH）、鉛酸等，具有廣泛的適用性。

2.6 高電壓范圍

支持高達(dá)18.2V（最大）的電池電壓，輸入電壓范圍為8V至28V，適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

2.7 高效率

效率大于95%，能有效減少能量損耗，提高充電效率。

2.8 低 dropout 操作

具有99.99%（最大）的占空比，可實(shí)現(xiàn)低dropout操作，確保在不同負(fù)載條件下都能穩(wěn)定充電。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX1772適用于多種電子設(shè)備，如筆記本和亞筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、手持終端等。這些設(shè)備通常對(duì)電池充電的效率和精度有較高要求，MAX1772正好能滿足這些需求。

四、引腳配置

五、電氣特性

5.1 電源和LDO穩(wěn)壓器

• DCIN輸入電壓范圍：8V至28V。
• DCIN欠壓鎖定：下降閾值為7.0 - 7.4V，上升閾值為7.5 - 7.85V。
• DCIN靜態(tài)電流：在8.0V < VDCIN < 28V時(shí)，為2.7 - 6.0mA。
• LDO輸出電壓：在8.0V < VDCIN < 28V且無負(fù)載時(shí)，為5.25 - 5.55V。
• LDO負(fù)載調(diào)節(jié)：在0 < ILDO < 10mA時(shí)，為34 - 100mV。
• LDO欠壓鎖定：在VDCIN = 8.0V時(shí)，閾值為3.20 - 5.15V。
• REF輸出電壓：在0 < IREF < 500μA時(shí)，為4.072 - 4.120V。
• REF欠壓鎖定：下降閾值為3.1 - 3.9V。

5.2 開關(guān)穩(wěn)壓器

• 最小關(guān)斷時(shí)間：在VBATT = 16.8V時(shí)，為1.00 - 1.50μs。
• 最大導(dǎo)通時(shí)間：為5 - 15ms。
• 振蕩器頻率：為400kHz。
• DLOV電源電流：在DLO低電平時(shí)，為5 - 10μA。
• BST電源電流：在DHI高電平時(shí)，為6 - 15μA。
• LX輸入偏置電流：在VDCIN = 28V，VBATT = VLX = 20V時(shí)，為150 - 500μA。
• LX輸入靜態(tài)電流：在VDCIN = 0V，VBATT = VLX = 20V時(shí)，為0.3 - 1.0μA。
• DHI最大占空比：為99.0 - 99.9%。
• DHI導(dǎo)通電阻高：在VBST - VLX = 4.5V，IDHI = +100mA時(shí)，為4 - 7Ω。
• DHI導(dǎo)通電阻低：在VBST - VLX = 4.5V，IDHI = -100mA時(shí)，為1 - 2Ω。
• DLO導(dǎo)通電阻高：在VDLOV = 4.5V，IDLO = +100mA時(shí)，為4 - 7Ω。

5.3 誤差放大器

• GMV放大器跨導(dǎo)：在VCTL = REFIN，VBATT = 16.8V，CELLS = LDO時(shí)，為0.0625 - 0.250μS。
• GMI放大器跨導(dǎo)：在ICTL = REFIN，VCSIP - VCSIN = 150.4mV時(shí)，為0.5 - 2μS。
• GMS放大器跨導(dǎo)：在VCLS = 2.048V，VCSSP - VCSSN = 102.4mV時(shí)，為0.5 - 2μS。
• CCI/CCS/CCV鉗位電壓：在0.25V < VCCI, VCCS, VCCV < 2.0V時(shí)，為150 - 600mV。

5.4 電流和電壓設(shè)置

• 充電電流精度：當(dāng)ICTL = REFIN時(shí)，為 -8% 至 +8%；當(dāng)ICTL = REFIN/32時(shí)，為 -55% 至 +55%。
• ICTL、VCTL、REFIN輸入偏置電流：在VVCTL = VICTL = VREFIN = 3V和VDCIN = 0，VVCTL = VICTL = VREFIN = 5V時(shí)，為 -1 至 +1μA。
• ICTL掉電模式閾值電壓：為REFIN /100 至 REFIN /33 V。
• 電池調(diào)節(jié)電壓精度：當(dāng)VVCTL = VREFIN（2、3或4節(jié)電池）時(shí)，為 -0.5% 至 +0.5%；當(dāng)VVCTL = VREFIN/20（2、3或4節(jié)電池）時(shí)，為 -0.5% 至 +0.5%。
• REFIN范圍：為2.0 - 3.6V。
• REFIN欠壓鎖定：為1.20 - 1.92V。
• ICHG跨導(dǎo)：在VICHG到(VCSIP - VCSIN)；VCSIP - VCSIN = 0.185V；VICHG = 0V, 3.0V時(shí)，為0.95 - 1.05μS。
• ICHG精度：在VCSIP - VCSIN = 0.185V時(shí)，為 -5% 至 +5%；在VCSIP - VCSIN = 0.05V時(shí)，為 -10% 至 +10%。
• IINP跨導(dǎo)：在VIINP到(VCSSP - VCSSN)；VCSSP - VCSSN = 0.185V；VIINP = 0V, 3.0V時(shí)，為0.85 - 1.15μS。
• IINP電流精度：在VCSSP - VCSSN = 0.185V時(shí)，為 -15% 至 +15%；在VCSSP - VCSSN = 0.05V時(shí)，為 -20% 至 +20%。
• CSSP - CSSN精度：在VCSSP - VCSSN = 0.08V，VCLS = 1.6V和VCSSP - VCSSN = 0.2V，CLS = REF時(shí)，為 -10% 至 +10%。
• CSSP + CSSN輸入電壓范圍：為8.0 - 28V。

5.5 邏輯電平

• CELLS輸入低電壓：為0.2V。
• CELLS輸入中電壓：為0.4V LDO - 0.5V。
• CELLS輸入高電壓：為VLDO - 0.25V LDO。
• CELLS輸入偏置電流：在VCELLS = 0V或VLDO時(shí)，為 -10 至 +10μA。
• ACOK灌電流：在VACOK = 0.4V時(shí)，為1mA。
• ACOK泄漏電流：在VACOK = 5.5V時(shí)，為 -1 至 +1μA。

六、典型工作特性

6.1 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

在電池移除和重新插入、負(fù)載電流階躍等情況下，MAX1772都能表現(xiàn)出良好的響應(yīng)特性，確保電池充電的穩(wěn)定性。

6.2 線路瞬態(tài)響應(yīng)

對(duì)輸入電壓的變化能快速響應(yīng)，保證電池充電不受輸入電壓波動(dòng)的影響。

6.3 效率特性

在不同的電池電流和控制模式下，效率都能保持在較高水平，體現(xiàn)了其高效的充電性能。

七、詳細(xì)工作原理

7.1 充電電壓設(shè)置

MAX1772使用高精度電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行充電電壓調(diào)節(jié)。VCTL輸入可在0至REFIN（≈3.3V）范圍內(nèi)調(diào)整電池輸出電壓。電池電壓計(jì)算公式為： [V{BATT }= CELLS timesleft(V{REF}+left(frac{V{REF }}{10} × frac{V{V C T L}}{V_{REFIN }}right)right)] 其中，CELLS是用于選擇電池單元數(shù)量的編程輸入。通過內(nèi)部誤差放大器（GMV）在CCV處進(jìn)行補(bǔ)償，以維持電壓調(diào)節(jié)。

7.2 充電電流限制設(shè)置

ICTL輸入用于設(shè)置最大充電電流，充電電流由連接在CSIP和CSIN之間的電流檢測(cè)電阻RS2決定。標(biāo)稱差分電壓為204mV，對(duì)于0.05Ω的檢測(cè)電阻，最大充電電流為4A。電池充電電流的計(jì)算公式為： [I{CHG}=frac{V{REF }}{RS 2} × frac{V{ICTL }}{V{REFIN }} × frac{1}{20}] 當(dāng)ICTL低于REFIN/55（典型值）時(shí)，設(shè)備將關(guān)閉。ICHG電流是電池輸出電流的縮放副本，用于監(jiān)測(cè)充電電流。

7.3 輸入電流限制設(shè)置

輸入電流調(diào)節(jié)器可在輸入電流超過設(shè)定的輸入電流限制時(shí)，通過減小充電電流來限制源電流。內(nèi)部放大器將CSSP和CSSN之間的電壓與CLS處的電壓進(jìn)行比較，VCLS可通過REF和GND之間的電阻分壓器設(shè)置。連接CLS到REF可實(shí)現(xiàn)最大輸入電流限制。

7.4 AC適配器檢測(cè)

通過電阻分壓器將AC適配器電壓連接到ACIN，以檢測(cè)AC電源是否可用。ACOK是開漏輸出，當(dāng)ACIN小于REF/2時(shí)為高電平。

7.5 電流測(cè)量

ICHG用于監(jiān)測(cè)電池充電電流，其輸出電壓范圍為0至3V，電壓與輸出電流成正比，計(jì)算公式為： [V{ICHG}=ICHG × RS 2 × GICHG × R 9] IINP用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸入電流，輸出電壓范圍為0至3V，電壓與輸出電流成正比，計(jì)算公式為： [V{IINP }=I{SOURCE } × RS 1 × G{IINP } × R 10]

7.6 LDO穩(wěn)壓器

LDO提供5.4V電源，可提供高達(dá)15mA的電流。MOSFET驅(qū)動(dòng)器由DLOV和BST供電，需連接到LDO。LDO還提供4.096V參考（REF）和大部分控制電路，需用1μF電容旁路。

7.7 DC - DC轉(zhuǎn)換器

采用帶自舉NMOS高側(cè)開關(guān)和低側(cè)NMOS同步整流器的降壓調(diào)節(jié)器。控制方案為恒定關(guān)斷時(shí)間可變頻率、逐周期電流模式，關(guān)斷時(shí)間取決于BATT電壓，最大導(dǎo)通時(shí)間為10ms，可實(shí)現(xiàn)>99%的占空比和連續(xù)導(dǎo)通。

7.8 MOSFET驅(qū)動(dòng)器

低側(cè)驅(qū)動(dòng)器輸出DLO在0至DLOV之間擺動(dòng)，DLOV通常通過濾波器連接到LDO。高側(cè)驅(qū)動(dòng)器輸出DHI從VLX到VBST擺動(dòng)，當(dāng)?shù)蛡?cè)驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通時(shí)，BST上升到比DLOV低一個(gè)二極管電壓。DLOV需用RC電路濾波，截止頻率約為50kHz。

7.9 Dropout操作

MAX1772具有99.99%的占空比能力，最大導(dǎo)通時(shí)間為10ms，關(guān)斷時(shí)間為1μs，可實(shí)現(xiàn)僅受DC - DC轉(zhuǎn)換器組件電阻損耗限制的dropout性能。

7.10 補(bǔ)償

三個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)路（輸入電流限制、充電電流限制和充電電壓限制）可分別通過CCS、CCI和CCV引腳進(jìn)行補(bǔ)償。電流環(huán)路在CCI和CCS處用0.01μF電容接地進(jìn)行補(bǔ)償，電壓調(diào)節(jié)環(huán)路在CCV處通過連接串聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)到GND進(jìn)行補(bǔ)償。

八、組件選擇

8.1 MOSFETs和肖特基二極管

• 肖特基二極管D1在插入AC適配器時(shí)為負(fù)載供電，需能夠提供由RS1設(shè)置的最大電流。
• 高側(cè)開關(guān)N1的電流額定值至少為8A，導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）為50mΩ或更小，驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)小于10mA。
• 低側(cè)開關(guān)N2的電流額定值至少為8A，RDS(ON)為100mΩ或更小，總柵極電荷小于10nC。
• D3