Jste zde

Jednoduchá nabíječka Li-Ion článku

Jan Robenek, 18. Červen 2009 - 7:14

S obvodem BQ25040 vyrobíte jednoduchou nabíječku pro jeden Li-Ion článek. Výrobce myslel na vše potřebné, včetně ochran i praktického zobrazení aktuálního stavu. Nechybí ani malý lineární stabilizátor. Pokud přesto z nějakých důvodů nebude obvod vyhovovat, připravili v TI on – line nástroj pro výběr jiného.

V Texas Instruments rozšířili svou nabídku o BQ25040, 1.1A, Single-Input, Single Cell Li-Ion Battery Charger With 50mA LDO and 2.3A Production Test Support. V malém pouzdře o rozměrech 2 x 3 mm se ukrývá integrovaná nabíječka Li-ion článku, která je svou velikostí a způsobem provedení určena zejména pro přenosná zařízení, bojující se stále větším nedostatkem volného místa. Obvod lze při nabíjení jednoho Li-Ion článku živit buď z USB rozhraní nebo jiného vhodného zdroje.

Základní zapojení

Horní hranice nabíjecího proudu je omezena velikostí 1.1 A s možností paralelního připojení zátěže přímo na baterii. Nastavení velikosti nabíjecího proudu zajišťují vstupy ISET a EN/SET. K prvnímu ze zmíněných pinů (ISET) lze připojit vnější rezistor, který svou velikostí od 475 Ω do 5.36 kΩ limituje tekoucí proudy v rozmezí od 100 mA až do 1.1 A. Jednodrátové rozhraní pinu EN/SET zase dokáže aktivovat některý z módů BQ25040 a to pomocí počtu přijatých pulsů, třeba proudové omezení v rámci USB 100, USB 500 příp. také uživatelského nastavení s využitím pinu ISET (do 1.1 A) nebo zde rovnou volíme Production Test Mode (PTM) se kterým lze obvod provozovat bez připojené baterie. Při výstupním napětí 4.2 V tak můžeme odebírat až 2.3 A. K dobru byl rovněž přidán 50 mA lineární stabilizátor LDO s výstupem 4.9 V ± 3 % pro napájení vnějších nízkopříkonových obvodů.

Funkce pinu EN/SET a příslušný časový diagram

Samotný nabíjecí proces pak probíhá ve třech fázích, přednabíjení, rychlé nabíjení konstantním proudem (proudová regulace) a zakončující CV TAPER s pevným napětím (napěťová regulace). Na celý proces v každé ze zmíněných částí úzkostlivě dohlíží interní řídicí smyčka, vyhodnocující aktuální teplotu integrovaného obvodu. Pokud dojde k překročení prahové hodnoty, výstupní proud bude omezen.

Typický, „3fázový“ nabíjecí cyklus

Konkrétní příklad úplného nabíjecího cyklu

Výkonový stupeň i funkce proudového vyhodnocení jsou plně integrovány přímo na čipu. Nabíječka se vyznačuje dostatečně přesnou, napěťovou i proudovou regulační smyčkou se zobrazením aktuálního stavu celého procesu.

Příklad zapojení v případě trvale přítomné baterie nebo bez ní (např. v popisovaném testovacím režimu PTM)

Základní vlastnosti BQ25040:

Vstupní rozsah 30 V s přepěťovou ochranou (OVP, Overvoltage Protection)
Dynamický výkonový management
Zabudovaný lineární stabilizátor LDO s nízkým úbytkem napětí a výstupním proudem 50 mA
Napěťová přesnost nabíjecího obvodu 1 %
- Proudová tolerance 10 %
Jednoduché vstupní rozhraní pro volbu proudového limitu
- USB 100 mA
- USB 500 mA
- Uživatelsky nastavitelný vlastní limit
Production Test Mode, 4.2 V @ 2.3 A
Tepelná ochrana s vazbou na omezení výstupního proudu, Shutdown
Soft – Start potlačující nárazové proudy
Indikace stavu s výstupy typu open – drain
- Power Good /PG
- Charge Done /CHG
Pouzdro DFN-10 s rozměry 2 x 3 mm