开关型锂离子电池充电控制器MAX745应用

1　引言

　　MAX745具有锂离子电池组充电所需的全部功能。在不需要任何散热的条件下，恒定充电电流可达4A，充电电压非常稳定，电池两端最大电压误差只有±0.75％。该充电器可以选用廉价的公差为1％的普通电阻设定充电电压，并且可以选用廉价的N沟道MOSFET作开关控制器件。

　　MAX745采用双回路稳定充电电压和充电电流。采用精度为1％的普通电阻，单体电池的充电电压即可在4.0V—4.4V之间调整。改变串联单体电池数选择脚的接法，该充电器可对1—4只锂离子电池充电，充电器总输出电压误差小于±0.75％。

　　该控制器最高输入电压可达24V，可对最高工作电压为18V的电池组充电。控制器开关频率为300kHz，因此充电器噪声很小，所用外部元件的体积也很小。

　　该充电控制器主要用于锂离子电池充电，可用于移动电话、笔记本电脑和各种手持式电子设置。


2　引脚排列及功能

　　MAX745引脚排列如图1所示。各引脚的功能如下：

　　1脚 IBAT： 电流取样放大器的模拟电流源输出。详细说明可参考“充电电流监控”一节。

　　2脚 DCIN：充电器电压输入脚。实际应用中，该脚应接0.1μF旁路电容器。

　　3脚 VL：　芯片电源。由DCIN脚供电的内部5.4V线性稳压器的输出脚。该脚应外接4.7μF旁路电容器。

　　4脚 CCV： 电压调整回路补偿脚。

　　5脚 CCI：　电流调整回路补偿脚。

　　6脚 THM/ SHDN：热敏电阻取样电压输入脚。该脚也具有关断输出的功能。该脚变为低电平时，充电器将关断。

　　7脚 REF：　4.2V基准电压输出脚。该脚应外接0.1μF或容量更大的旁路电容器。

　　8脚 VADJ： 电压调整脚。该脚与REF和GND脚之间外接公差为1％的电阻分压器，设定充电电压可调整10％，不需要采用公差为0.1％的精密电阻，输入电压范围为0V—UREF。

　　9脚 SET1： 该脚与REF和GND脚之间外接电阻分压器，设定充电电流。

　　10脚 GND：模拟信号接地脚。

　　11脚 CDLL1：选择串联电池数的逻辑信号输入脚。

　　12脚 CELL2：选择串联电池数的逻辑信号输入脚。

　　13脚 STATUS：在稳流状态下，该脚为开漏极MOSFET灌电流输入脚。在稳压状态下，该脚为高阻抗输入脚。该脚应通过1kΩ—100kΩ上拉电阻接到VL脚，该脚也可驱动发光管LED，用灯光指示调整状态，如果不需要此功能时，该脚应悬空。

　　14脚 BATT：电池电压取样输入和电流取样负输入脚。

　　15脚 CS：　电流取样正输入脚。

　　16脚 PGND：电源接地脚。

　　17脚 DLO： 低端功率MOSFET驱动器输出脚。

　　18脚 DHI：　高端功率MOSFET驱动器输出脚。

　　19脚 LX：　 接高端功率MOSFET源极。

　　20脚 BST：　高端功率MOSFET驱动器电源输入端。


3　基本工作原理

　　MAX745内部框图如图2所示，主要由基准电压源、电流型PWM控制器、电流误差放大器、

图2　 MAX745内部框图

　　电压误差放大器等部分组成。该器件内部可产生5.4V和4.2V两种基准电压。5.4V电压除了给该集成电路供电外，还可经VL脚给外部电路供电。4.2V为该器件的基准电压。该基准电压通过外接电阻分压器，可给电流误差放大器、电压误差大器和温度误差放大器提供不同的基准电压。4.2V基准电压还可经REF脚给外电路供电。

　　BATT脚和CS脚之间的电流取样电阻两端电压经电流取样放大后，加到电流误差放大器GMI反相输入端，与加在同相输入端的基准电压比较并放大后，又经箝位电路加入PWM逻辑电路。该逻辑电路输出通过高端和低端MOSFET驱动器，控制外接的高端和低端MOSFET导通与关断。当电池组电压低于设定的充电电压极限值时，充电器处于恒流充电状态。此时改变PWM逻辑电路输出脉冲的宽度，可使充电电流维持恒定。为了提高充电电流的稳定性，可在CCI脚外接电容器，以便补偿电流误差放大器的特性。

　该器件内部在BATT脚与GND脚之间接有电压取样电路。取样电压加到电压误差放大器GMV的反相输入端，与加在同相端的基准电压比较并放大后，又经过箝位电路输入PWM逻辑电路。该逻辑电路的输出通过高端和低端MOSFET驱动器控制外接高端和低端MOSFET导通与关断。电池组电压达到充电电压极限值时，充电器进入恒压状态。此时改变PWM脉冲的宽度，可使充电电压稳定不变。为了提高充电电压的稳定性，可在CCV脚外接阻容元件，以便补偿电压误差放大器的特性。
需要对串联电池数不同的电池组充电时，改变CELL0和CELL1脚的接法，可改变加到电压误差放大器反相输入端的取样电压值，因而可改变充电器的输出电压。

　　在THM/ SHDN脚与RFE和GND脚之间接入普通电阻和热敏电阻组成的温度取样电路，温度取样信号经放大后加到PWM逻辑电路。当电池组的温度超过一定数值时，PWM逻辑电路通过MOSFET驱动器，关断外接的MOSFET，充电器可停止充电。

　　充电状态指示脚STATUS可指示充电器处于恒压状态，还是处于恒流状态。


4　实际应用电路

　　MAX745组成的开关型锂离子电池充电器实际电路如图3所示。该充电器的效率可达90％，充电电压和充电电流可通过外接电阻分压器独立调整。