本應用筆記介紹如何提高MAX1737鋰離子(Li+)電池充電器的滿量程電流檢測和充電終止精度。MAX1737電流檢測比數據資料中說明的更精確,但需要不同的計算來實現改進。本文中顯示了示例。
介紹
數據手冊的限值代表6西格瑪數字,非常保守。樣本測試數據表明大約存在 4 西格瑪限制。可以改進的電流檢測參數包括電池滿量程電流、輸入滿量程電流和完全充電終止閾值。下面對這些參數進行了解釋,并在需要時提供了新的方程。
CS-至BATT滿量程電流檢測:200mV ±4mV
該誤差大部分是失調誤差。因此,隨著CS電壓的降低,±4mV誤差保持不變。只要滿量程電流檢測電壓中的5mV誤差是可接受的,就可以減小CS電阻值。滿量程電流誤差為 5mV/R.cs.
CSSP至CSSN滿量程電流檢測電壓:105mV ±4mV
輸入電流檢測誤差與電池檢測誤差相同,比數據手冊規格更準確。但是,CSSP和CSSN輸入端存在一些濾波和噪聲相關錯誤,因為此時電流不是直流的。由于這些與噪聲相關的誤差,為了獲得最佳精度,將輸入電流檢測設置為比目標低約2%。噪聲相關誤差取決于輸入電壓、電感、電容,但單元之間可重復。設計電路板后,可以稍微調整ISEIN或輸入檢流電阻(R12),以消除噪聲誤差。所有后來的設備將具有相同的輸入電流設置。
充滿電終止閾值
MAX1737的滿充電端接檢測器的工作方式與滿量程電流檢測不同。當 ISETOUT 發生變化時,完全充電終止閾值電壓不會改變。它只是R的函數.CS.因此,如果CS-to-BATT檢流電阻從0.1Ω降低到0.05Ω,而ISETOUT設置為0.5 REF(以保持相同的快速充電電流,但R較低).CS),完全充電終止電流增加。但是,它可能不會加倍,因為MAX1737檢測的是該功能的峰值電感電流,而不是平均電池電流(見圖1)。
圖1.全充電終止檢測電路和電感電流波形。當峰值電感電流降至 44mV/R 以下時表示完全充電.CS.對應于該峰值電流的電池充電電流是電感值和輸入電壓的函數,可以按照文本中的說明進行計算。
BATT充電電流全充電終止門限的數據手冊規格為44mV +11mV/-10mV。這是一個非常保守的規范。可靠的限值為 44mV ±4mV。但是,當峰值電感電流(不是平均直流充電電流)低于該點時,該閾值會感測。具有 0.1Ω R.CS,峰值電感電流必須降至440mA才能達到閾值。在電壓模式下的低電流下,平均充電電流遠小于440mA峰值電感電流,但可以按照下面的計算完全充電終止閾值部分所示進行計算。
如果電流檢測電阻降至0.05Ω,則完全充電終止門限仍為44mV (不隨ISETOUT而變化)。電感峰值電流必須降至880mA以下才能觸發比較器。這意味著,跳動完全充電終止門限的平均電流在0.05Ω時將高于0.1Ω時,即使使用ISETOUT設置相同的2A快速充電電流。
峰值電感電流與平均充電電流之比取決于電感值、輸出電壓和輸入電壓。幸運的是,輸入電壓通常是穩壓電源,并且是已知的。輸出電壓也是已知的,因為當完全充電終止時充電器處于電壓模式,因此它將是電池數量的 4.2V 倍。由于電感值也是固定的,因此板與板之間的完全充電終止門限將非常一致。
注意:MAX1737數據資料中使用的術語“BATT充電電流完全充電終止門限”有些誤導,因為當電池電流降至此水平時,充電實際上不會停止。在此狀態下,FULLCHG 條和 FASTCHG 條都處于高電平,表示電池已滿(參見圖 2),但充電仍以浮充模式繼續,直到浮充定時器超時。
圖2.典型充電序列的充電狀態和指示器時序。當 FULLCHG 條變高而 FASTCHG 條已經高時,會指示電池電量滿。當電池充電電流降至I滿,如文中所述。
計算充滿電終止閾值
當峰值電感電流降至以下值時,將觸發“BATT 充電電流完全充電終止閾值”:
IPKTERM = 44mV/RCS
再次注意,我PKTERM地址只是 R 的函數.CS并且不會隨 ISETOUT 而更改。
電池電流,I滿,是電感電流的平均值。我滿是 R 的函數.CS、輸入電壓 (V在)、電池電壓 (V巴特)和電感值(L)。對于電感電流不連續的兩種情況(I>FULL(DISC))或連續 (IFULL(CONT)).
當電池電流較小時,大多數MAX1737充電器設計在接近充電結束時具有不連續電感電流。假設電流不連續,平均電流為:
IFULL(DISC) = IPKTERM (tIU + tID)/2 tPER
其中IPKTERM = 44mV/RCS, t每是開關頻率的周期(1/300kHz = 3.33μs),和tIU和 t身份證是電感電流斜坡上升和斜坡停機時間。這些是:
tIU = IPKTERM L/(VIN - VBATT)
tID = IPKTERM L/(VBATT)
由于充電器在計算I時處于電壓模式滿/ 5巴特是鋰離子 (Li+) 終止電壓(通常每節電池 4.2V)。
例如,當使用 R 從 12V 輸入為 2 節 Li+ 電池充電時.CS= 0.1Ω 和 L = 10μH:
tIU = 0.44 × 10 × 10-6/(12 - 8.4) = 1.22μs
tID = 0.44 × 10 × 10-6/(8.4) = 0.52μs
IFULL(DISC) = 0.44 × 1.74μs/(2 × 3.33μs) = 115mA
如果If ((tIU + tID)/tP) 為 1 或更大,這表明電感在其峰值電流為 I 時仍然是連續的PKTERM地址.電感值較大時可能會發生這種情況。電池充電電流為:
IFULL(CONT) = IPKTERM -- 峰峰值電感電流變化的一半 = IPKTERM - [(VIN - VBATT) D tPER/(2L)]
其中D是開關占空比,對于降壓型開關穩壓器,D為V外/V在,或MAX1737,D = VBATT/VIN.
如果在上面的例子中使用 22μH 而不是 10μH,你會得到:
tIU = 2.69μs and tID = 1.15μs, so (tIU + tID)/tP = 1.16μs,表示連續電流。
充電電流為:
IFULL(CONT) = 0.44 - [(12 - 8.4) (8.4/12) 3.33μs/(2 × 22μH)] = 249mA
審核編輯:郭婷
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