充电电路分析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,OZ954 Smart Battery Charger Controller Description,PIN CONFIGURATION接脚定义,IACM,COMP,GCH,ICHP,TOFF,GNDA,SMBD,IMAX,BBM,HDR,GNDD,VIN,GAC,IACP,VFB,ICHM,VREF,CHGST,VDD,SMBC,THM,ACAV,LDR,VMAX,OZ954,12,24,13,PIN CONFIGURATION接脚定义,FEATURES(特性陈述):,移除ADAPTER OZ954将自动关断充电电路,内建BREAK-BEFORE-MAKE 门驱动电路,内建WAKE-UP充电功能,内建电池电压和温度A/D转换电路支持非SBS电池充电,2.GENERAL DESCRIPTION(一般功能描述):,OZ954是一个SMART BATTERY SYSTEM(SBS)灵敏电池充电系统的LEVEL 2 二极充电器,它支持对笔记本电脑用之各种电池充电.Z0945同样可以单独同SMART BATTERY通信,假设系统进入SUSPEND的状态不会影响ZO954对电池充电.,OZ954内部程式化可由SMBUS汇流排掌握恒流(CONSTANT-CURRENT)&恒压(CONSTANT -VOLTAGE)二种模式对电池进展充电.另外OZ954运用了二个高端电流侦测器,一个侦测AC POWER的电流,内外一个侦测充电电流.这倆个电流侦测放大器 具有全自动校正功能,当电脑系统在运行时,OZ954会同步动态调整剩余的AC-ADAPTER电流进展充电从而到达最大充电效能.,OZ954同步驱动和调整一对外接功率MOS管,可以实现高达95%的功率转换效率.内部一个210KHZ的振荡源供给OZ954根本的工作时钟,并且支持高频率关断下的100%的有效占空比.OZ954支持一个高达4A充电电流的快充电模式.,典型充电系统电路,内建电压DAC(数/模 转换器)供给持续可调精度为小于1%的恒压操作模式,这个独特的功能确保向电池供给一个高精度的充电电压.特殊有益于LI电池的充电.,OZ954供给一个符合SBS CHARGER规格充电模式.自动从WAKE-UP(慢充模式),FAST(快充模式)到TOP-OFF(截止模式)的完整充电过程.同时,OZ954始终会侦测电池温度,充电电压,电流并开启SMBUS通信.同时针对ADAPTER 过压,欠压.电池过压,高温,短路供给爱护.,另外,ZO954内建一个8BIT A/D(数/模)转换和一个电池电压,温度数据处理的多功器.在ZO954中,系统通过SMBUS可以直接读取电池电压,温度的数据.,3.FUNTIONAL DESCRIPTION 功能简述:,V,IN,D,2,V,M,I,L,Q,1,1.BUCK CONVERTER TOPOLOGY 瞬间充电电流的转换设计,大部分大电流充电器都是基于PWM(PULSE-WIDTH-MODULATED)脉宽调制动态调节设计,称为逐步调解器,提供高效率,低损耗的电气性能.,L,0,C,0,R,L,V,G,V,0,持续工作模式:,从图可以看出此电路为PWM降压电路,Q1是P沟道增加型MOS管,D2位续流二极管.在一个动态调整(掌握)模式.输出电压可由以下方程得到:,V0=VIN.D D=TD/(TD+TD),D表示有效占空比,是指一个周期内Q1开启时间TD和整个周期TD+TD之比值.Q1开启时,经过L0 电流IL有一个(VIN-V0)/L0的上升斜率,关闭时有一个-V0/L0的下降过程.假设负载电流偏低,调整系统会进入自动调整脉宽的过程.,连续工作模式,连续工作模式,留意,当Q1关闭后,感应电流IL下降到零直到下个周期Q1再次开启后,Q1的关闭时间分为俩个局部,TD感应电流斜率下降的时间.TD”感应电流为零的时间.,2.同步校正功能:,V,IN,V,M,Q,1,C,0,R,L,V,G,D,2,I,L,L,0,V,0,Q2,假设电池充电器具有动态调整功能(PWM),又假设ADAPTER电压是20V,对一个低电压电池充电,比方7.5V,那么充电有效占空比为7.5/20=0.375 那么意味着续流二极管D2的功耗是:,4.0A*0.5V*0.625=1.25W,这1.25W的功耗可以使一个典型的SMD肖特极二极管温度上升到125摄氏度,又假设QJA是100 C/W那么这么高的温升将限制支持快速充电模式。,通常的解决方法是用同步校正MOSFET与D2并联,假设是一个N沟道MOSFET那么饱和导通时的RDS(ON),那么功耗为:0.02*(4.0)*0.625=0.20W,2,可知,功耗损失降低84%.不过增加这个M0SFET调整器后.肯定要在连续运行机制模式.,3.DUAL HIGH-SIDE CURRENT SENSING(双重高端电流感应),D,2,L,0,Q1,DC/DC CONVERTER,I,SYS,Q2,R,CH,I,CH2,V,BATT,I,AD,I,CH1,ADAPTER,R,AD,如下图为典型的单电池充电系统,ADAPTER经过D/D转换供给系统电流ISYS.它也向电池供给充电电流ICH1,它可以供给尽可能快的充电性能,无论电脑系统是否在使用,固然一个,ADAPTER 有它的功率最大输出值,所以它不行能同时全力的供给系统工作和充电.OZ954应用一个高端电流感应器,侦测ADAPTER输出电流是否到达它的极限,假设有剩余则对电池充电,通过动态调解到达最大充电效率.,另一个用于侦测充电电流的大小以确保充电符合条件,诸如电池电路短路.同时OZ954会限制充电电流的大小不能超过额定电流的125%.,值得留意的是这些准确电流输入源,是直接通过侦测准确侦测电阻(外接)两端电压来获得的.,典型充电模式,Q1,L,0,VIN,IACP,IACM,HDR,LDR,ICHP,ICHM,VFB,CHGST,OZ954,ADAPTER,SMART BATTERY,SMBC,SMBD,THM,I,SYS,R,AD,R,CH,充电电流侦测,ADAPTER 输出电流侦测,通常,一个高端电流侦测电路是由一个周密电阻及一个电阻分压网络构成,这样一个网络可以供给很大的电压范围(2.04.0)给电流放大器的输入端.另外OZ954内置一个置零电路,它有效补偿电流侦测放大器的电压偏移量.,4.CURRENT-SENSE AMPLIFIER DESIGN(电流侦测错误放大设计),V,SEN,I,C,V,N1,V,N2,AUTO-ZERO CIRCUIT,VOLTAGE DIVIDER BRIDGE,I,A,I,B,R,P,R,P,HIGH-SIDE CURRENT SENSE CIRCUIT,R,SEN,5V,5V,R,P,的选择范围为,360,K,到,1,M+1%,的精度,R,的电阻,100K欧或-30摄氏读.)充电器不进展充电,这个OVER-RANGE也可用于电池存在的侦测,当电池没有接上或它的温度感应器开路了.OZ954侦测到温度感应器为高电阻,它不回供给电流.,SMART BATTERY 充电器规格也定义了一种UNDER RANGE 欠范围(THERM_UR,低于1K欧),OZ954会供给一个典型的45分钟,电流为256MA WAKE-UP(唤醒)充电电流,在这充电其间OZ954会响应任何的充电要求.假设在45分钟的WAKE UP之后没有其他的充电要求,充电电流将被关断.,每一个SBS SMBUS的标准.LILON电池以一个低电阻值(比方 100欧)THERMISTOR用于侦测以区分NIMH电池(通常是10K欧).,另外0Z954需要一个15K的上拉电阻接到+5去侦测准确的温度感应器的阻值,那么他是通过THM PIN19侦测的.,4.371V 对应 100K 的温度感应器 3.365V 对应 30K的温度感应器,0.850V 对应 3K 的温度感应器 0.314V 对应 1K 的温度感应器,11.WAKE-UP(唤醒充电),SMART BATTERY 充电器规格在某些条件下对SMART BATTERY进展一个WAKE-UP充电,从前面我们可以知道,当侦测感应电偶在COLD和UNDER范围内,OZ954被设置成支持一个45分钟的WAKE-UP充电模式,值得留意的是WAKE-UP充电模式是一个10V电压,256MA的充电模式.假设电池电压高于10V,ZO954将不会支持WAKE-UP的充电模式.,12.INTERNAL A/D CONVERTER(内部模/数转换器),OZ954内部有一个8 BIT A/D转换器,系统可以通过SMBUS总线自由的读取数据暂存器中电池的温度.电压等信息.系统利用A/D的转换信息可以在一般的充电要求(充电电池,充电掌握器对充电电流,电压,温度的要求)外,供给额外的爱护.,A/D转换器也允许系统设计者利用系统的支持,设计OZ954对一般的电池进展充电.因此系统通过A/D 转换器可以更加严密的监示电池的电压和温度的变化,同时掌握OZ954进展不同的充电模式,WAKE-UP,快充电,慢充电,终止充电.,Z954通过CHGST端供给一个电流反串爱护功能，Q3是一个P型三集管在这里用作阻尼二集管,无论如何.只要充电电流大过ICHFULL-SCALE*5%时Q3将开启.,最大充电电流设定,最大充电电压设定,PWM(脉宽调制)掌握电路,调整电电流,电压大小.,充电电流侦测电路,ADAPTER 电流侦测电路,USIO,电池存在的侦测,4.典型充电电路各个功能块,DEVICE 备妥讯号,