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本文介紹目前性價比最高的先進鋰電池充電管理芯片CN305X，利用CN305X系列芯片及簡單外圍電路可設計低成本的單/雙節(jié)鋰電池充電器，非常適用于便攜式電子儀器的緊湊設計。本文將在介紹CN305X芯片的特點、功能的基礎上，給出典型充電電路的設計方法及應用該充電芯片設計便攜式儀器的體會。
關鍵詞：鋰電池 充電器 CN3051，CN3052 ,CN3056
1 引言
CN305X系列是美國硅谷留學回來創(chuàng)辦的半導體公司生產(chǎn)的先進鋰電池充電管理芯片，CN305X系列芯片適合單節(jié)(4.1V或4.2V)和鋰聚合物(Li-Pol)電池的充電需要，同時根據(jù)不同的應用提供了SOP和MSOP的可選封裝形式，利用該芯片設計的充電器外圍電路及其簡單，非常適合便攜式電子產(chǎn)品的緊湊設計需要。CN305X可以動態(tài)補償鋰電池組的內阻以減少充電時間，帶有可選的電池溫度監(jiān)測，利用電池組溫度傳感器連續(xù)檢測電池溫度，當電池溫度超出設定范圍時CN305X關閉對電池充電。內部集成的恒壓恒流器帶有高/低邊電流感測和可編程充電電流，充電狀態(tài)識別可由輸出的LED指示燈或與主控器接口實現(xiàn)，具有自動重新充電、最小電流終止充電、低功耗睡眠等特性。
2.功能及特性
2.1 器件封裝及型號選擇
CN305X系列充電芯片為滿足設計需要，提供了多種可選封裝及型號，其封裝形式如圖2－1所示，有SOP、MSOP兩種封裝形式。其型號如表2－1所示，有CN3051、CN3052兩種型號，分別適合4.1V、4.2V的充電需要。

元件型號 充電電壓
CN3051 4.1V
CN3052 4.2V
CN305X的引腳功能描述如下：

? TEMP (引腳1): 電池溫度檢測輸入端。用于檢測電池組的溫度
? ISET (引腳2): 恒流充電電流設置和充電電流監(jiān)測端。
? GND(引腳3): 工作電源地輸入；
? Vin (引腳4): 輸入電壓正輸入端；
? BAT (引腳5): 鋰電池電壓輸入；
? FAULT(引腳6): 漏極開路輸出的電池錯誤狀態(tài)指示端；
? CHRG(引腳7): 漏極開路輸出的充電狀態(tài)指示端；
? CE (引腳8):芯片使能端。
2.2 充電特性：
CN305X的充電狀態(tài)流程如圖2－3所示，其充電曲線如圖2－2所示，CN305X的充電分為三個階段：預充狀態(tài)、恒流充電和恒壓充電階段。
2.2.1 預充階段在安裝好電池并加上電源后，CN305X首先檢查工作電壓VCC，當工作電壓過低時充電器進入睡眠模式，若工作電壓正常，則檢查電池溫度是否在設定范圍，若不正常則進入溫度故障模式，否則檢測電池電壓VBAT，當電池電壓VBAT低于低壓門限V(min)時，CN305X以恒流IREG10％的電流IPRE對電池預充電，
2.2.2 恒流充電
在完成對電池預充或電池電壓VBAT低于恒壓VREG時，CN305X進入恒流充電狀態(tài)，恒流充電電流設置和充電電流監(jiān)測端。從ISET管腳連接一個外部電阻到地端可以對充電電流進行編程。在預充電階段，此管腳的電壓被調制在0.2V；在恒流充電階段，此管腳的電壓被調制在2V。在充電狀態(tài)的所有模式，此管腳的電壓都可以根據(jù)下面的公式來監(jiān)測充電電流：
ICH = (VISET×1250)／RISET
2.2.3 恒壓充電
當充電電壓達到恒壓VREG時進入恒壓充電狀態(tài)。在整個工作溫度和工作電壓范圍內，恒壓精度高于±1%，CN305X通過VBAT和GND引腳監(jiān)測電池電壓，當充電電流達到終止門限I(TERM)時停止充電，當電池電壓低于重新充電門限電壓V(RCH)時自動開始重新充電。CN305X是款專業(yè)的標準的4.1V、4.2V鋰電充電管理芯片。如圖所示。
2.3 電池溫度監(jiān)測
CN305X通過測量TEMP與GND引腳間的電壓實現(xiàn)對電池組溫度的連續(xù)監(jiān)測，常用熱敏電阻作為溫度傳感器，并通過分壓電阻實現(xiàn)，如圖所示。分壓電阻的阻值可根據(jù)參數(shù)計算。CN305X將該電壓與內部的V(TS1)和V(TS2)門限電壓比較以決定是否允許充電。由于外部分壓及內部門限電壓均以VCC為參考，保證了溫度檢測電路不受工作電源VCC的波動影響。當把TEMP引腳連到VCC或GND時，可以禁止CN305X的充電功能。
2.4 充電狀態(tài)指示
CN305X通過三態(tài)引腳FAULT報告當前的充電狀態(tài)：充電狀態(tài)高電平、充電完成低電平、溫度故障或睡眠狀態(tài)高阻態(tài)。當將FAULT引腳與單LED或雙LED反接方式連接時，可實現(xiàn)充電狀態(tài)的LED指示，也可以將FAULT口與儀器微控制器接口，微控制器通過識別FAULT口的兩種狀態(tài)實現(xiàn)儀器的智能管理。
3．典型充電器電路設計（如上圖）
利用CN305X設計的充電器電路簡單，可廣泛應用于目前的便攜式電子系統(tǒng)的電源管理，對于便攜式電子產(chǎn)品的緊湊設計很有意義。
采用CN305X設計的鋰電池充電電路可實現(xiàn)對單節(jié)鋰電池的充電，工作電源VCC推薦工作電壓4.5V～6V，電池組的正端電壓PACK+接BAT引腳，TEMP引腳檢測電池的熱敏電阻NTC通過分壓電阻后的分壓值，以此判斷溫度是否正常，CN305X內置功率管，可編程電流達500MA。CN3056可編程電流達1A。使外圍電路更簡單。
4．結束語
在我們所設計的便攜式電子儀器中，選擇了CN3052芯片設計儀器的4.2V鋰離子電池充電電路，該充電電路非常簡單，整個充電過程及狀態(tài)顯示均由CN305X單獨實現(xiàn)，整個電源管理模塊簡單可靠，該充電器電路對于涉及到鋰電池充電要求的電子系統(tǒng)設計很有價值。


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