笔记本电脑电池充电控制器bq24700应用

1　引言

　　bq24700是专为笔记本电脑电池组设计的充电控制芯片。该芯片特有的动态充电管理功能，在最短时间内完成充电。充电器的主电路为降压变换器。PWM控制器的固定频率为300kHz，充电电流精度为±4%，充电电压精度为±0.4%，特别适合锂离子电池组充电。对锂离子电池组充电时，用内部1.25V±0.5%基准电压设置充电电压，对其他电池组充电时，用外部基准电压来设置充电电压。该器件可实时检测电池组状态，并自动选择交流适配器供电或电池组供电。电池组供电时，bq24700检测电池组电量，并在电量不足时发出报警信号。

2　 内部框图及引脚功能

　　bq24700采用24脚TSSOP封装，管脚排列如图1所示。内部框图如图2所示。各管脚功能如下：

图1　 bq24700管脚排列
　　脚1为交流适配器输出状态检测端。当该脚电压低于1.2V时，bq24700选择电池组为系统供电。
　　脚2为交流适配器输出状态指示。脚1电压高于1.2V时，该脚输出高电平。
　　脚3为系统供电选择。该脚为高电平时，交流适配器供电，该脚为低电平时，电池组供电。
　　脚4为电池组状态检测。该脚电压低于1.2V时，电池组电量耗尽，该脚电压低于1.0V时，bq24700判定电池未装。
　　脚5为电池组充电电流设置端。
　　脚6为交流适配器输出电流设置端。当系统电流与电池组充电电流大于设置值时，bq24700进入动态充电模式。
　　脚7为5.0±0.6%基准电压。该基准电压给外电路供电，该脚应外接3.3μF电容。
　　脚8为充电使能端。
　　脚9为内部基准电压关断端。
　　脚10为PWM比较器反相输入端。
　　脚11、12为交流适配器输出电流检测误差放大器的反相、同相输入端。
　　脚13为电池组充电电压反馈输入端。
　　脚14为电池组充电电流误差放大器输出端。
　　脚15、16为电池组充电电流检测误差放大器的反相、同相输入端。
　　脚17为信号地。
　　脚18为系统电压检测输入端。
　　脚19为报警输出端。
　　脚20为外部MOSFETS驱动电压设置端。
　　脚21为PWM驱动输出。
　　脚22为集成电路电源端。
　　脚23为电池组供电选择MOSFET驱动输出。
　　脚24为交流适配器供电选择MOSFET驱动输出。

图2　　bq24700内部框图

3 　基本工作原理

　　bq24700典型应用电路如图3所示：

图3　 bq24700典型应用

3.1动态充电管理

　　动态充电管理可以充分利用交流适配器的输出电流，在最短时间内完成充电。电池充电电流IBAT等于适配器输出电流IADPT和系统电流ISYS之差，即：IBAT=IADPT-ISYS ，系统所需电流减小时，bq24700增加电池组的充电电流，如图4所示。这样可使交流适配器的输出功率维持稳定。

图4　动态充电管理

3.2交流适配器状态检测

　　交流适配器输出电压，经电阻分压后接到管脚1。该脚电压低于1.2V时，bq24700判定交流适配器输出功率不足，系统切换至电池组供电， 并且进入bq24700休眠模式。
　　交流适配器输出电压低于18V时，检测点取在交流适配器输出二极管的阳极。交流适配器的输出电压大于18V时，检测点应在适配器输出二极管的阴极，这样可确保交流适配器掉电后，管脚SRN和SRP上的电压在安全范围内。

3.3电池组充电

　　bq24700通过检测电池组电压、电池组电流、交流适配器输出电流三个参数，完成充电电流的闭环控制。串联在交流适配器输出回路和电池组充电回路中的电阻，分别给两个误差放大器提供检测数据，电池组电压经分压后给第三个误差放大器提供检测数据。只有在管脚ENABLE输出高电平时，bq24700才对电池组充电。
　　电池组充电终止电压、电池组充电电流和交流适配器输出电流都可以通过分立器件设置，也可通过DAC接口由键盘设定。bq24700的充电电路为降压变换器，开关频率固定为300kHz，外接P沟道MOSFET，如图5所示。

图5　PWM降压变换器

3.4　PWM控制器及软启动

　　bq24700三个误差放大器的输出都连接到COMP端，该端输出和内部300kHz锯齿波比较，完成脉宽调制，再经转换电路输出相应占空比的驱动信号，驱动外部P沟道MOSFET。
　　为了确保外部MOSFET的输出电压在正常范围之内，bq24700内部具有驱动电压转换电路，当UCC≤15V时，驱动电压等于UCC，当UCC＞15V时，驱动电压为0.5UCC。
　　软启动可以保证各功能电路按顺序启动。PWM比较器关断时，COMP脚接地，同时内部100μA电流源关断。当PWM比较器使能时，COMP脚释放，100μA电流源开始对COMP脚外接电容充电，随着COMP脚电压上升，PWM比较器的占空比增大，bq24700实现软启动。

3.5 充电终止电压设置

　　bq24700通过BATSET脚设置充电终止电压，可使用和不使用内部1.25V基准电压两种方式（如图6）。电池组电压经分压后接到误差放大器，为了精确地对锂离子电池组充电，BATSET的外接分压电阻应当很准确。当BATSET脚电压低于0.25V时，内部1.25V基准电压接入到误差放大器。当BATSET脚电压低于0.25V时，1.25V基准电压从误差放大器的输入端断开。不用1.25V基准电压时， BATSET脚的电压不能低于1.0V。