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本文介紹目前性價(jià)比最高的先進(jìn)鋰電池充電管理芯片CN305X，利用CN305X系列芯片及簡(jiǎn)單外圍電路可設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。本文將在介紹CN305X芯片的特點(diǎn)、功能的基礎(chǔ)上，給出典型充電電路的設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用該充電芯片設(shè)計(jì)便攜式儀器的體會(huì)。
關(guān)鍵詞：鋰電池 充電器 CN3051，CN3052 ,CN3056
1 引言
CN305X系列是美國(guó)硅谷留學(xué)回來創(chuàng)辦的半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的先進(jìn)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(shí)根據(jù)不同的應(yīng)用提供了SOP和MSOP的可選封裝形式，利用該芯片設(shè)計(jì)的充電器外圍電路及其簡(jiǎn)單，非常適合便攜式電子產(chǎn)品的緊湊設(shè)計(jì)需要。CN305X可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償鋰電池組的內(nèi)阻以減少充電時(shí)間，帶有可選的電池溫度監(jiān)測(cè)，利用電池組溫度傳感器連續(xù)檢測(cè)電池溫度，當(dāng)電池溫度超出設(shè)定范圍時(shí)CN305X關(guān)閉對(duì)電池充電。內(nèi)部集成的恒壓恒流器帶有高/低邊電流感測(cè)和可編程充電電流，充電狀態(tài)識(shí)別可由輸出的LED指示燈或與主控器接口實(shí)現(xiàn)，具有自動(dòng)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(hào)選擇
CN305X系列充電芯片為滿足設(shè)計(jì)需要，提供了多種可選封裝及型號(hào)，其封裝形式如圖2－1所示，有SOP、MSOP兩種封裝形式。其型號(hào)如表2－1所示，有CN3051、CN3052兩種型號(hào)，分別適合4.1V、4.2V的充電需要。

元件型號(hào) 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(cè)輸入端。用于檢測(cè)電池組的溫度
? ISET (引腳2): 恒流充電電流設(shè)置和充電電流監(jiān)測(cè)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(cuò)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(gè)階段：預(yù)充狀態(tài)、恒流充電和恒壓充電階段。
2.2.1 預(yù)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(dāng)工作電壓過低時(shí)充電器進(jìn)入睡眠模式，若工作電壓正常，則檢查電池溫度是否在設(shè)定范圍，若不正常則進(jìn)入溫度故障模式，否則檢測(cè)電池電壓VBAT，當(dāng)電池電壓VBAT低于低壓門限V(min)時(shí)，CN305X以恒流IREG10％的電流IPRE對(duì)電池預(yù)充電，
2.2.2 恒流充電
在完成對(duì)電池預(yù)充或電池電壓VBAT低于恒壓VREG時(shí)，CN305X進(jìn)入恒流充電狀態(tài)，恒流充電電流設(shè)置和充電電流監(jiān)測(cè)端。從ISET管腳連接一個(gè)外部電阻到地端可以對(duì)充電電流進(jìn)行編程。在預(yù)充電階段，此管腳的電壓被調(diào)制在0.2V；在恒流充電階段，此管腳的電壓被調(diào)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(cè)充電電流：
ICH = (VISET×1250)／RISET
2.2.3 恒壓充電
當(dāng)充電電壓達(dá)到恒壓VREG時(shí)進(jìn)入恒壓充電狀態(tài)。在整個(gè)工作溫度和工作電壓范圍內(nèi)，恒壓精度高于±1%，CN305X通過VBAT和GND引腳監(jiān)測(cè)電池電壓，當(dāng)充電電流達(dá)到終止門限I(TERM)時(shí)停止充電，當(dāng)電池電壓低于重新充電門限電壓V(RCH)時(shí)自動(dòng)開始重新充電。CN305X是款專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)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(cè)
CN305X通過測(cè)量TEMP與GND引腳間的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組溫度的連續(xù)監(jiān)測(cè)，常用熱敏電阻作為溫度傳感器，并通過分壓電阻實(shí)現(xiàn)，如圖所示。分壓電阻的阻值可根據(jù)參數(shù)計(jì)算。CN305X將該電壓與內(nèi)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(nèi)部門限電壓均以VCC為參考，保證了溫度檢測(cè)電路不受工作電源VCC的波動(dòng)影響。當(dāng)把TEMP引腳連到VCC或GND時(shí)，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(bào)告當(dāng)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(dāng)將FAULT引腳與單LED或雙LED反接方式連接時(shí)，可實(shí)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(shí)別FAULT口的兩種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)儀器的智能管理。
3．典型充電器電路設(shè)計(jì)（如上圖）
利用CN305X設(shè)計(jì)的充電器電路簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于目前的便攜式電子系統(tǒng)的電源管理，對(duì)于便攜式電子產(chǎn)品的緊湊設(shè)計(jì)很有意義。
采用CN305X設(shè)計(jì)的鋰電池充電電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)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(nèi)置功率管，可編程電流達(dá)500MA。CN3056可編程電流達(dá)1A。使外圍電路更簡(jiǎn)單。
4．結(jié)束語
在我們所設(shè)計(jì)的便攜式電子儀器中，選擇了CN3052芯片設(shè)計(jì)儀器的4.2V鋰離子電池充電電路，該充電電路非常簡(jiǎn)單，整個(gè)充電過程及狀態(tài)顯示均由CN305X單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)電源管理模塊簡(jiǎn)單可靠，該充電器電路對(duì)于涉及到鋰電池充電要求的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)很有價(jià)值。


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