用于高端手持設(shè)備的低成本充電管理芯片ＢＱ２４０７０應(yīng)用設(shè)計(jì)

摘要：給出詳細(xì)的鋰電池充電管理芯片BQ24070應(yīng)用設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：電池充電管理；DPPM；BQ24070

引言

BQ24070是TI(德州儀器公司)基于BQTINY III產(chǎn)品衍生出來(lái)的低成本單節(jié)鋰電池線(xiàn)性充電管理芯片，支持USB和交流適配器充電模式，符合預(yù)充－恒流－恒壓－涓充的充電過(guò)程，它具有DPPM(動(dòng)態(tài)功率路徑管理功能)，因此支持深度放電電池充電(插入交流適配器后不需要等待即可正常開(kāi)機(jī))和使用小功率交流適配器充電的應(yīng)用，自動(dòng)功率補(bǔ)償、調(diào)整充電電流和系統(tǒng)電流分配關(guān)系，最大程度保證系統(tǒng)的正常工作；具有電池溫度檢測(cè)功能，在電池處于過(guò)冷或者過(guò)熱的環(huán)境中充電時(shí)保護(hù)電池，避免損壞，支持高達(dá)1.5A充電電流，具有充電時(shí)間設(shè)置功能，避免電池長(zhǎng)時(shí)間充電而損壞。BQ24070是20引腳3.5mm×4.5mm QFN，小巧緊湊的封裝形式節(jié)省PCB板空間。

適用范圍：個(gè)人媒體播放器，多媒體手機(jī)，游戲機(jī)，PDA和其他手持設(shè)備。

功能設(shè)計(jì)

DPPM功能

動(dòng)態(tài)功率路徑管理(DPPM)是指當(dāng)交流適配器或者USB電源提供的電流不足以滿(mǎn)足電池充電和系統(tǒng)供電時(shí)，BQ24070的DPPM單元將進(jìn)行下面兩個(gè)操作：

1)當(dāng)Vout引腳電壓降到1.15×VDPPM時(shí)(VDPPM即在RDFPM電阻上的電壓)，BQ24070就會(huì)降低電池充電電流，阻止交流適配器或者USB電源電壓的下降，將電源中的更多電流分配給系統(tǒng)一稱(chēng)為淺度DPPM模式。

2)如果降低充電電流、甚至將所有充電電流都分配給系統(tǒng)，依然不能滿(mǎn)足系統(tǒng)電流需求時(shí)，使得Vout電壓繼續(xù)下降，當(dāng)Vout電壓跌到預(yù)先設(shè)定電壓值時(shí)，BQ24070就會(huì)從電池中自動(dòng)抽取部分電流補(bǔ)充給系統(tǒng)，即Q2導(dǎo)通，Q2的最大電流通流量為4A一稱(chēng)為深度DPPM模式。

DPPM工作原理

通過(guò)設(shè)置DPPM引腳對(duì)地的電阻阻值即可完成，當(dāng)系統(tǒng)電流與充電電流之和大于交流適配器或者USB電源最大輸出電流時(shí)必然會(huì)引起交流適配器或者USB電源電壓的跌落(當(dāng)電源過(guò)載時(shí)，電源會(huì)進(jìn)入限流模式，即電流會(huì)恒定到某一數(shù)值，但是電壓會(huì)逐漸下

開(kāi)放式漏極，需要上拉電阻輔助。

PG=0，入口電源正常。

PG=1，入口電源不正常。

VREF引腳只有在交流適配器或者USB電源在位時(shí)才會(huì)有固定的3.3V/10mA輸出，此引腳需要連接一個(gè)去耦電容，容量為0.47uF，不要超過(guò)1uF。

MODE引腳為1，使能交流適配器充電功能。

MODE引腳為0，使能USB電源充電功能。

ISET2、CE引腳邏輯高、邏輯低電平范圍：邏輯高=1.4V～7V，邏輯低=小于0.4V。

BQ24070緩啟動(dòng)設(shè)置

為了避免BQ24070在系統(tǒng)啟動(dòng)瞬間進(jìn)入過(guò)流保護(hù)或者短路保護(hù)狀態(tài)減小瞬態(tài)沖擊電流(inrush current)，要在DPPM引腳與地之間接入一個(gè)電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常這個(gè)電容地容值為InF-10nF。

元件選擇和布板

輸入輸出功率電容應(yīng)選擇ESR值小的無(wú)極性瓷片材質(zhì)的電容，材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為X7R或者XSR，電容容值為10uF。

其他輔助控制電容也應(yīng)選擇ESR值小的無(wú)極性瓷片材質(zhì)的電容，材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為X7R或者X5R。

所有用于功率輸入、輸出的電容必須要盡可能的接近IN、OUT、BAT引腳。

用于輔助控制的電容也應(yīng)盡可能的接近相應(yīng)引腳，例如與DPPM引腳連接的電容。

所有輸入輸出用于承載功率的PCB銅線(xiàn)寬度要盡可能的加大，減小線(xiàn)路壓降和損耗。

BQ24070芯片底部功率管腳(PowerPad)需要與PCB上大面積的地銅層連接用于散熱，將芯片上的熱量導(dǎo)出，避免芯片進(jìn)入過(guò)熱保護(hù)，同時(shí)提高芯片工作的可靠性。

BQ24070應(yīng)用電路

BQ24070應(yīng)用電路示于圖4。