发表于：2009/2/18 10:28:21
#0楼
供电电路切换与锂电池充电电路设计
2007-11-28 08:14
目前市面上的充电管理ic，都是按照充电电池的充电特性来设计的。充电电池根据充电介质不同，分为镍氢电池，锂电池等。由于锂电池没有记忆效应，所以目前在各种手持设备和便携式的电子产品中，都采用锂电池供电。
由于锂电池的充电特性。充电过程一般分为三个过程：
1. 涓流充电阶段。（在电池过渡放电，电压偏低的状态下）
锂电池一般在过渡放电之后，电压会下降到3.0v以下。锂电池内部的介质会发生一些物理变化，致使充电特性变坏，容量降低等。在这个阶段，只能通过涓涓细流缓慢的对锂电池充电，是锂电池内部的电介质慢慢的恢复到正常状态。
2. 恒流充电阶段。（电池从过放状态恢复到了正常状态）
在经过了涓流充电阶段后，电池内部的电介质可以承受较大的充电电流，所以这个时候外部可以通过大一点的电流对锂电池充电，以此缩短充电时间。
这个阶段的充电电流一般靠充电管理ic外部的一个引脚外接一个电阻来决定。阻值大小则根据充电管理ic的datasheet上的公式来计算。
3．恒压充电阶段（已经充满85%以上，在慢慢的进行补充）
在锂电池的电容量达到了85％时候（约值），必须再次进入慢充阶段。使电压慢慢上升。最终达到锂电池的最高电压4.2v。
一般来说，锂电池都有一个bat的引脚输出，这个bat是连接到锂电池端的。同时这个引脚也是锂电池电压检测引脚。锂电池充电管理ic通过检测这个引脚来判断电池的各个状态。
在实际的便携式产品电路设计中，由于要求电池充电过程中，产品也要能够正常适用。所以设计中采用以下电路方式实现才是正确的方式：
[URL=http://www.52rd.com/blog/uploadfile/2007117133016973.jpg]
![图]()
[/URL]
图一 a210电源供电图
外部电压5v通过d2送到开关sw2, 同时通过充电管理ic mcp73831来送到锂电池。sw2的左边点电压为5v－0.7v=4.3v。由于锂电池的电压不管在充满电或者非充满状态的时候，都低于sw2左边点电压4.3v。所以d1是截止的。 充电管理ic 正常对锂电池充电。
假如不加二极管d2和d1, 后级ldo rt9193直接接在bat引脚输出上，则会是充电ic在通电的时候，会产生误判。会出现接上5v的外接电源，但是锂电池不会进行充电，充电管理ic的led灯指示也不对。后级负载ldo也不会得到正常的输入电压（输入电压很小）。在这种情况下，只要将充电管理ic的电压输入脚直接对bat引脚短路连接一下，所有状态又正常，充电能进行，后级负载ldo工作也正常。
这是由于充电管理ic在接上电的瞬间，要检测bat的状态，将ldo的输入引脚也连接到了bat和锂电池正极连接的支路中，会影响到bat引脚的工作状态，致使充电管理ic进入了涓流充电阶段。 将bat引脚和充电管理ic的电压输入短路连接一下，使bat引脚的电压强制性的升高，使充电管理ic判断为锂电池进入了恒流充电阶段，所以输出大电流。能够驱动后级负载ldo等。
------------------------------------------------------------------------------------------------------
另外：为了提高电源的利用效率，d1和d2要选用压降小的二极管。如锗二极管，肖特基二极管，mosfet开关管。在需要电池切换的设计中，具有10mv正向压降、没有反向漏电流的二极管是设计人员的一个“奢求”。但到目前为止，肖特基二极管还是最好的选择，它的正向压降介于300mv到500mv之间。但对某些电池切换电路，即使选择肖特基二极管也不能满足设计要求。对于一个高效电压转换器来说，节省下来的那部分能量可能会被二极管的正向压降完全浪费掉。为了在低电压系统中有效保存电池能量，应该选择功率mosfet开关替代二极管。采用sot封装、导通电阻只有几十毫欧的mosfet，在便携产品的电流级别下可以忽略其导通压降。
决定一个系统是否必需使用mosfet来切换电源，最好对二极管导通压降、mosfet导通压降和电池电压进行比较，把压降与电池电压的比值看作效率损失。例如，把一个正向压降为350mv的肖特基二极管用来切换li+电池（标称值3.6v），损失则为9.7%，如果用来切换两节aa电池（标称值2.7v），损失为13%。在低成本设计中，这些损失可能还可以接受。但是，当使用了高效率的dc-dc时，就要权衡dc-dc的成本和把二极管升级为mosfet带来的效率改善的成本。
选不选用肖特基二极管和mosfet，还要考虑到产品上所用电池的放电特性。锂电池的放电特性如下：
[URL=file:///c:/docume~1/sword/locals~1/temp/msohtml1/01/clip_image003.png][/URL]
[URL=http://www.52rd.com/blog/uploadfile/2007117133224260.jpg]
![图]()
[/URL]
从上图可以看出,锂电池在常温状态下,消耗了90%的电量的时候,电压还是会保持在3.5v左右,选择一个好点的ldo器件. 那么在3.5v的时候,输出电压还是会稳定在3.3v.
从实际测试ldo rt9193来看,负载电阻在50欧姆,负载电流60ma的时候,输入电压和输出电压关系如下表所示:
输入电压
输出电压
2.8v
2.65v
3.4v
3.3v
4.0v
3.0v
可以看出,即使是锂电池消耗了90%的电量的时候, ldo的输出端依然可以稳定输出3.3v.从图一 a210的供电电路分析,加上硅二极管d1以后, ldo输入电压=3.5---0.7v=2.8v. 这样只要模块烧录可以在2.4v左右工作的程序,硅二极管也可以在此电路中使用了.
不过, 从电路性能上来考虑, 使用锗二极管或者肖特基二极管是最好的选择.
具体采用什么电路设计,还需要根据自己的产品其他电路工作电压范围和特性, 成本等几方面考虑了.
----------------------------------------------
此篇文章从博客转发
原文地址： Http://blog.gkong.com/more.asp?id=77197&Name=mahuaqiang
2007-11-28 08:14
目前市面上的充电管理ic，都是按照充电电池的充电特性来设计的。充电电池根据充电介质不同，分为镍氢电池，锂电池等。由于锂电池没有记忆效应，所以目前在各种手持设备和便携式的电子产品中，都采用锂电池供电。
由于锂电池的充电特性。充电过程一般分为三个过程：
1. 涓流充电阶段。（在电池过渡放电，电压偏低的状态下）
锂电池一般在过渡放电之后，电压会下降到3.0v以下。锂电池内部的介质会发生一些物理变化，致使充电特性变坏，容量降低等。在这个阶段，只能通过涓涓细流缓慢的对锂电池充电，是锂电池内部的电介质慢慢的恢复到正常状态。
2. 恒流充电阶段。（电池从过放状态恢复到了正常状态）
在经过了涓流充电阶段后，电池内部的电介质可以承受较大的充电电流，所以这个时候外部可以通过大一点的电流对锂电池充电，以此缩短充电时间。
这个阶段的充电电流一般靠充电管理ic外部的一个引脚外接一个电阻来决定。阻值大小则根据充电管理ic的datasheet上的公式来计算。
3．恒压充电阶段（已经充满85%以上，在慢慢的进行补充）
在锂电池的电容量达到了85％时候（约值），必须再次进入慢充阶段。使电压慢慢上升。最终达到锂电池的最高电压4.2v。
一般来说，锂电池都有一个bat的引脚输出，这个bat是连接到锂电池端的。同时这个引脚也是锂电池电压检测引脚。锂电池充电管理ic通过检测这个引脚来判断电池的各个状态。
在实际的便携式产品电路设计中，由于要求电池充电过程中，产品也要能够正常适用。所以设计中采用以下电路方式实现才是正确的方式：
[URL=http://www.52rd.com/blog/uploadfile/2007117133016973.jpg]
[/URL]
图一 a210电源供电图
外部电压5v通过d2送到开关sw2, 同时通过充电管理ic mcp73831来送到锂电池。sw2的左边点电压为5v－0.7v=4.3v。由于锂电池的电压不管在充满电或者非充满状态的时候，都低于sw2左边点电压4.3v。所以d1是截止的。 充电管理ic 正常对锂电池充电。
假如不加二极管d2和d1, 后级ldo rt9193直接接在bat引脚输出上，则会是充电ic在通电的时候，会产生误判。会出现接上5v的外接电源，但是锂电池不会进行充电，充电管理ic的led灯指示也不对。后级负载ldo也不会得到正常的输入电压（输入电压很小）。在这种情况下，只要将充电管理ic的电压输入脚直接对bat引脚短路连接一下，所有状态又正常，充电能进行，后级负载ldo工作也正常。
这是由于充电管理ic在接上电的瞬间，要检测bat的状态，将ldo的输入引脚也连接到了bat和锂电池正极连接的支路中，会影响到bat引脚的工作状态，致使充电管理ic进入了涓流充电阶段。 将bat引脚和充电管理ic的电压输入短路连接一下，使bat引脚的电压强制性的升高，使充电管理ic判断为锂电池进入了恒流充电阶段，所以输出大电流。能够驱动后级负载ldo等。
------------------------------------------------------------------------------------------------------
另外：为了提高电源的利用效率，d1和d2要选用压降小的二极管。如锗二极管，肖特基二极管，mosfet开关管。在需要电池切换的设计中，具有10mv正向压降、没有反向漏电流的二极管是设计人员的一个“奢求”。但到目前为止，肖特基二极管还是最好的选择，它的正向压降介于300mv到500mv之间。但对某些电池切换电路，即使选择肖特基二极管也不能满足设计要求。对于一个高效电压转换器来说，节省下来的那部分能量可能会被二极管的正向压降完全浪费掉。为了在低电压系统中有效保存电池能量，应该选择功率mosfet开关替代二极管。采用sot封装、导通电阻只有几十毫欧的mosfet，在便携产品的电流级别下可以忽略其导通压降。
决定一个系统是否必需使用mosfet来切换电源，最好对二极管导通压降、mosfet导通压降和电池电压进行比较，把压降与电池电压的比值看作效率损失。例如，把一个正向压降为350mv的肖特基二极管用来切换li+电池（标称值3.6v），损失则为9.7%，如果用来切换两节aa电池（标称值2.7v），损失为13%。在低成本设计中，这些损失可能还可以接受。但是，当使用了高效率的dc-dc时，就要权衡dc-dc的成本和把二极管升级为mosfet带来的效率改善的成本。
选不选用肖特基二极管和mosfet，还要考虑到产品上所用电池的放电特性。锂电池的放电特性如下：
[URL=file:///c:/docume~1/sword/locals~1/temp/msohtml1/01/clip_image003.png][/URL]
[URL=http://www.52rd.com/blog/uploadfile/2007117133224260.jpg]
[/URL]
从上图可以看出,锂电池在常温状态下,消耗了90%的电量的时候,电压还是会保持在3.5v左右,选择一个好点的ldo器件. 那么在3.5v的时候,输出电压还是会稳定在3.3v.
从实际测试ldo rt9193来看,负载电阻在50欧姆,负载电流60ma的时候,输入电压和输出电压关系如下表所示:
输入电压
输出电压
2.8v
2.65v
3.4v
3.3v
4.0v
3.0v
可以看出,即使是锂电池消耗了90%的电量的时候, ldo的输出端依然可以稳定输出3.3v.从图一 a210的供电电路分析,加上硅二极管d1以后, ldo输入电压=3.5---0.7v=2.8v. 这样只要模块烧录可以在2.4v左右工作的程序,硅二极管也可以在此电路中使用了.
不过, 从电路性能上来考虑, 使用锗二极管或者肖特基二极管是最好的选择.
具体采用什么电路设计,还需要根据自己的产品其他电路工作电压范围和特性, 成本等几方面考虑了.
----------------------------------------------
此篇文章从博客转发
原文地址： Http://blog.gkong.com/more.asp?id=77197&Name=mahuaqiang