來源：電源技術(shù)應(yīng)用 作者：空軍工程大學(xué)電訊工程學(xué)院 韓立峰 宋元鶴 龔成

    摘要：在分析了鋰離子電池的充電過程和bqtiny—ii系列電源管理芯片功能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了一種以bq24020芯片為核心的電源管理模塊，并詳細(xì)介紹了該模塊的功能和工作原理。

    關(guān)鍵詞：鋰電池；usb電源；恒流充電；恒壓充電

    o 引言

    便攜式電子產(chǎn)品以電池作為電源。隨著便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，各種電池的用量大增，并且開發(fā)出許多新型電池。近年來開發(fā)的高能量密度的鋰離子電池具有體積小、容量大、待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)等特性，非常適合便攜式系統(tǒng)的應(yīng)用。

    在便攜式電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，其電源管理模塊的設(shè)計(jì)是十分重要的，因?yàn)檫@關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、持續(xù)性及快速恢復(fù)的能力問題。尤其是在使用鋰電池作為系統(tǒng)電源時(shí)，其電源管理模塊的作用更加突現(xiàn)。本文針對(duì)鋰電池充電的特點(diǎn)，介紹了一種基于bqtiny—ii的便攜式電子心音檢測(cè)儀電源管理模塊解決方案。

    l 鋰離子電池充電過程

    鋰系列(鋰離子或鋰聚合物)電池的充電過程分為3個(gè)階段，如圖1所示。

    第一階段為檢驗(yàn)和預(yù)充電階段。該階段主要的任務(wù)是：驗(yàn)證電池的溫度并將其調(diào)整到適合快速充電的范圍內(nèi)；檢測(cè)電池電壓并將其提高到一個(gè)安全水平。溫度檢驗(yàn)和預(yù)充電提高了電池的安全性和使用壽命。

    第二階段將以“1c”或略低的電流進(jìn)行恒流充電。一旦電池達(dá)到它的電壓限幅4．1v或4．2v．則已完成對(duì)大約70％的容量的充電，并進(jìn)入第三階段充電。

    第三階段是對(duì)電池進(jìn)行恒壓充電，為了使安全性和電量達(dá)到最大化，需要將充電電壓穩(wěn)定在±1％的精度內(nèi)。在恒壓充電階段，充電電流逐漸變小，并且在大多數(shù)情況下，當(dāng)這個(gè)充電電流接近快速充電電流的10％，即c／10時(shí)，充電過程就結(jié)束了。

    2 基于bqtiny—ii的電源管理模塊

    bqtiny-ii是ti推出的電池充電管理芯片，它為電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來一套集成解決方案。該芯片將自動(dòng)電源選擇、功率fet和電流傳感器、高精準(zhǔn)度的穩(wěn)流和穩(wěn)壓能力、充電狀態(tài)顯示和充電中止等功能集為一體。它的一個(gè)重要特點(diǎn)是其可以選擇兩種充電模式，支持目前流行的usb接口充電。

    bqtiny-ii支持三階段的充電程序如圖1所示，包括預(yù)充電調(diào)節(jié)階段、恒流充電階段以及許多設(shè)備制造商都要求的高精準(zhǔn)度恒壓充電階段。hqtiny-1i的功耗極低，當(dāng)系統(tǒng)未連接至電源時(shí)， bⅱ_rlny．ii就會(huì)進(jìn)入低功耗休眠模式．它此時(shí)只會(huì)從電池汲取非常少的電量。

    2.l 示意電路圖

    該方案的示意電路如圖2所示，該原理圖以bq24020芯片為核心，配以必要的外圍元器件。由于bq24020芯片的高集成化，使得所需的外圍元器件大大減小，只需要3顆濾波電容和1顆用于設(shè)置ac預(yù)充率的電阻即可。

    圖2所示電源管理模塊有4個(gè)輸入接口，4個(gè)輸出接口和一個(gè)公共地。其中4個(gè)輸入接口為：交流適配器ac接口、usb取電接口、充電使能信號(hào)ce、usb充電點(diǎn)設(shè)置；4個(gè)輸出接口為：電源輸出、電源溫度信號(hào)輸出、2個(gè)充電狀態(tài)指示輸出。

    面向應(yīng)用系統(tǒng)的6個(gè)接口的參數(shù)說明如下：

    vcc為電池電壓輸出口，本電源模塊通過該口輸出電流，向應(yīng)用系統(tǒng)供電。

    ts為電源溫度狀態(tài)信號(hào)輸出，該信號(hào)由電池艙內(nèi)的10 kω的負(fù)溫度系數(shù)電熱調(diào)節(jié)器所產(chǎn)生。應(yīng)用系統(tǒng)可以通過將該接口的電壓與電源地相比較來判斷電源目前溫度狀況。

    ce為bqtiny—ii芯片的使能控制信號(hào)，該信號(hào)為低電平時(shí)充電電路工作，高電平時(shí)芯片停止工作并進(jìn)入低功耗休眠模式。