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摘要：bq24700/bq24701是TI公司為筆記本pc專門設計的帶動態電源管理（DPM）功能的電池充電控制器和選擇器。該器件利用期限動態電源管理和AC墻上適配器可自動調節電池的充電電流，從而可使電池的充電時間達到最短。文中介紹了bq24700/01的功能、特點和應用電路。

關鍵詞：充電控制器/選擇器DPMbq24700/01

1概述

bq24700／bq24701是專為筆記本PC而定制的高集成度電池充電控制器和選擇器。bq24700／1利用其動態電源管理（DPM）和AC墻上適配器來自動調節電池的充電電流，從而可使電池充電時間縮至最短，并可選用低成本的適配器。bq24700／1利用選擇器可以選擇電池或AC墻上適配器作為主系統電源。同時可利用300kHz的固定頻率和PWM來精確控制電池的充電電流和電壓。在對鎳鎘／鎳氫電池和鋰離子／鋰聚合物電池組（包）充電時，充電電流精度為±4％。當對Li＋電池充電時，充電電壓精度可達±0．4％。器件中的PWM控制器適合于在墻上適配器電壓高于電池電壓情況下的降壓變換器中使用。在電池過放電情況下，為了保護電池，bq24700／1可執行耗盡電池檢測與指示功能。

2引腳功能和推薦工作條件

bq24700／1采用24引腳TSSOP封裝，引腳排列如圖1所示。表1列出了它們的引腳功能。

表1bq24700/01的引腳功能

引腳名稱引腳號I/O功能

ACDET1IAC或適配器電源檢測端。當該腳電壓低于1.2V門限電時，器件進入睡眠模式，在睡眠模式下僅消耗15μA電流

ACDRV24OAC或適配器電源選擇輸出

ACN11I適配器電流感測放大器負差分輸入

ACP12I適配器電流感測放大器正差分輸入

ACPRES2O開路漏極輸出，用作指示AC電源的存在

ACSEL3I該腳為邏輯低電平，選擇電池；為邏輯高電平時，選擇AC適配器作為系統電源

ACSET6I用于在DPM發生時編程適配器電流

ALARM19O枯竭電池報警輸出

BATDEP4I已耗盡枯竭的電池電平設定輸入

BATDRV23O電池電源選擇輸出

BATP13I電流充電調整電壓檢測輸入

BATSET9I該腳電壓>0.25V時，用作設定充電電平；該腳電壓≤0.25V或接地時，內部電池誤差放大器反相輸入端連接內部1.25V（±0.05%）的參考電壓

COMP10O從反相端輸入到PWM比較器，該端同時也是跨導（gm）放大器的輸出

ENABLE8I充電賦能

GND17-電源地回復，公共參考

IBAT14O電池電流差分放大器輸出

PWM21O柵極驅動器輸出

SRN15I電池電流感測放大器負差分輸入

SRP16I電池電流感測放大器正差分輸入

SRSET5I電池充電電流編程端，用于設定充電電流的限制電平

V22I工作電源

VHSP20O驅動外部MOSFET的電壓源

VREF7O5V、±0.6%的參考電壓

Vs18I系統（負載）電壓輸入腳

bq24700／1的推薦工作條件如下：

電源電壓(Vcc)：7～20V(選擇器工作電壓為4．5～20V)；

ACN、ACP(11腳、12腳)輸入電壓：7～20V；

SRN、SRP(15腳、16腳)輸入電壓：5～18V；

PWM、BATDRV、ACDRV(21腳、23腳、24腳)輸出電壓：－0．3～20V；

1～5腳、8～10腳、13～14腳和18～19腳的輸入或輸出電壓：－0．3～8V；

工作環境溫度(TA)：－40～85℃。

3應用電路及工作原理

bq24700在筆記本PC充電管理中的應用電路如圖2所示。電路的輸入端連接AC墻上適配器，輸出端連接筆記本PC系統。Q1(P溝道MOSFET)為充電器開關，Q2為適配器選擇開關，Q3為電池選擇開關。

3．1電路工作原理

a．動態電源管理(DPM)

電池充電電流IBAT為適配器電流IADPT與系統電流ISYS之差，即IBAT＝IADPT－ISYS。如果IBAT與ISYS之和超過適配器的電流限制，通過DPM功能可減小電池充電電流，從而使整個輸入電流消耗保持在墻上適配器的限定容量之內。隨著系統電流的減小，充電電流會相應增大，從而使電池充電時間縮短到最低限度。

DPM可通過電池充電來調節電壓、充電電流和適配器，以使充電電流的三個控制環路進入PWM控制器。如果三個用戶的編程門限有任意一個達到，相應的控制環路將命令PWM控制器減小占空因數，以減小電池充電電流。

b．AC適配器檢測

IC的ACDET腳(1腳)通過外部電阻分壓器來檢測AC適配器的存在及其功率損耗。在應用電路中，由于R1連接于阻塞二極管D1的負極，故要求適配器電壓VADPT≥18V(當VADPT＜18V時，R1連接到D1正極)。當ACDET腳上電壓低于內部比較器的1．2V參考電平時，IC將進入睡眠狀態，PWM控制截止，Q2關斷，Q3導通，從而選擇電池作為系統電源。系統(負載)電壓可通過VS腳上的電阻分壓器進行監控，以便在Q2出現短路而適配器電源仍存在時，對系統電源提供保護。

c．電池充電操作

bq24700／1中的固定頻率PWM控制器可用于為電池充電提供閉環控制。電池電壓VBAT、電池充電電流IBAT和適配器充電電流IADPT三個控制參數，既可由鍵盤DAC或IC5V參考電壓外部的電阻分壓器來進行編程，也可利用內部參考電壓(1．25V)來編程。適配器電流和電池充電電流可分別利用低值電阻R5和R6來檢測，并被反饋到IC內部相應的跨導(gm)放大器上。電池電壓則通過R7和R9組成的分壓器檢測，并將檢測信號反饋到IC內部的第三個gm放大器。

(1)電池充電電壓設定

電池充電調整電壓VBAT可利用R7和R9組成的電阻分壓器并通過IC的BATP(13)腳反饋到電池誤差放大器，只要BATSET(9)腳上的電壓VBATSET大于內部0．25V的參考電壓，電池充電電壓便可設定為：

VBAT＝[(R7＋R9)／R9]·VBATSET

(2)電池充電電流設定

電池充電電流IBAT可由IC腳SRSET(5)上的電壓VSRSET和傳感電阻R6共同決定，公式如下：

IBAT＝VSRSET／(25R6)

上式中，VSRSET的最大值為2．5V。該電壓可通過來自VREF(5V)的電阻分壓器獲得，也可以從鍵盤控制器DAC得到。

圖2bq24700組成的筆記本PC電池充電器電路

(3)適配器電流設定

適配器電流IADPT可通過IC腳ACSET(6)上的電壓VACSET和適配器電流感測電阻R5來確定：

IADDPT＝VACSET（25R5）

d．電池耗盡檢測

電池耗盡電平可由通過電阻分壓器施加到IC腳BATDEP（4）上的電壓來設定。當電池放電過量時，ALARM（19）腳會發出報警信號并輸出高電平，而并不關心電源選擇。

當電池電壓低于已耗盡電平的80％時，被認為是電池深度放電。當電池耗盡時，bq24700仍會停留在已選擇的電源上。但是，bq24701卻會在電池耗盡時，自動切換到適配器電源。表2列出了兩種器件的可用選擇方式。

表2bq24700/01的選擇方式

條件

TA=-40～85℃選擇器操作

bq24700bq24701

電池作為電源

電池移開自動選擇AC適配器自動選擇AC適配器

電池重新插入基于選擇器

輸入選擇當適配器

移開時選擇電池

AC適配器作為電源

適配器移開自動選擇電池自動選擇電池

適配器重新接入基于選擇器輸入選擇基于選擇器輸入選擇

已耗盡的電池條件

電池作為電源發送報警信號自動選擇適配器發送報警信號

AC適配器作為電源發送報警信號發送報警信號

報警信號有效

耗盡電池條件耗盡電池條件

選擇器輸入不匹配于選擇器輸出

3．2主要元件選擇

a．MOSFET選擇

MOSFET的選擇取決于柵－源電壓、輸入電壓和輸入電流。P溝道MOSFET的柵－源耐壓至少是20V，擊穿電壓BVDSS≈VIN＋1V。平均輸入電流的計算公式如下：

IIN(avg)＝[（VOIO）×1．2[／VIN

有效值電流由下式確定：

IIN(RMS)＝IIN(avg)(1／D)1／2

式中，D為占空比。

b．肖特基二極管D1的選擇

選擇肖特基二極管D1時，要求D1必須能承受輸入電壓VIN。

c．電感的選擇

為防止電流斜坡太陡而導致過大的紋波，電路中電感器的電感值不能過小，推薦按下式選取：

L＝[(VIN－VBAT)VBAT]／0．2fsIFSVIN

式中，fs為開關頻率，IFS為開關電流。