Microchip MCP73871鋰電池充電管理控制方案

　　Microchip 公司的MCP73871是具有系統(tǒng)負載均衡功能的分立式鋰離子/ 鋰聚合物電池充電管理控制器， 能夠在輸入端和電池間自主選擇電源： 單節(jié)鋰離子電池或輸入電源（ac-dc 墻式適配器或USB端口）。 MCP73871 器件采用恒流/ 恒壓（CC/CV）充電算法，充電終止點可選。廣泛用在GPS / 導航儀，PDA和智能電話，便攜式媒體播放器和MP3 播放器，數(shù)碼相機，藍牙耳機和便攜式醫(yī)療設備等。本文介紹了MCP73871的主要特性， 功能框圖，典型應用以及MCP73871評估板特性，電路圖以及所用材料清單(BOM)。

　　MCP73871：具有系統(tǒng)負載均衡功能的分立式鋰離子/ 鋰聚合物電池充電管理控制器

　　MCP73871 器件為實現(xiàn)系統(tǒng)負載均衡和采用 ac-dc 墻式適配器或USB 端口電源對鋰離子/ 鋰聚合物電池充電提供了完全集成的線性解決方案。它能夠在輸入端和電池間自主選擇電源。 該器件不僅體積小而且需要的外部元件數(shù)少，因而非常適合于便攜式應用。

　　MCP73871 器件可以自動選擇提供給系統(tǒng)負載的電源，單節(jié)鋰離子電池或輸入電源（ac-dc 墻式適配器或USB端口）。MCP73871 器件完全滿足USB 規(guī)范規(guī)定的電流消耗限制。在采用ac-dc 墻式適配器給系統(tǒng)供電時，外部電阻會將充電電流的最大幅值設置為1A ，能夠支持系統(tǒng)負載和電池充電電流之和小于等于1.8A的場合。MCP73871 器件采用恒流/ 恒壓（CC/CV）充電算法，充電終止點可選。

　　有以下4種可供選擇的固定恒壓選項：4.10V、4.20V、4.35V 或4.40V 以滿足新興的電池充電要求。在大功率或高環(huán)境溫度條件下，MCP73871 器件還會根據(jù)管芯溫度來限制充電電流。這種根據(jù)溫度進行調節(jié)的功能縮短了充電時間，同時也保證了器件的可靠性。

　　MCP73871 器件帶有電池電量低指示、電源電壓正常指示和兩個充電狀態(tài)指示，其輸出可與LED連接或是與主控單片機通信。 MCP73871器件在環(huán)境溫度在 -40°C 至+85°C 的范圍內(nèi)的各項指標完全正常。

MCP73871特性

　　集成系統(tǒng)負載均衡和電池充電管理功能
　　為系統(tǒng)供電和給鋰離子電池充電同時進行
　　電壓與電流比例控制（Voltage Proportional Current Control， VPCC）確保系統(tǒng)負載的優(yōu)先級高于鋰離子電池充電電流
　　通過理想二極管的通斷實現(xiàn)低損耗的電源通路管理
　　完整的線性充電管理控制器
　　集成了傳輸晶體管
　　集成了電流檢測
　　集成了反向放電保護
　　可選的輸入電源：USB 端口或AC-DC 墻式適配器
　　預設的高精度充電電壓：
　　4.10V、4.20V、4.35V 或4.40V
　　±0.5% 穩(wěn)壓容差
　　可進行熱調節(jié)的恒流/ 恒壓（Constant Current /Constant Voltage ， CC/CV）操作
　　總輸入電流的最大值控制在1.8A
　　可編程快速充電電流（采用電阻控制）范圍：50 mA 至1A
　　電阻可編程充電終止設定點
　　可選的USB 輸入電流控制
　　絕對最大值：100 mA （低） / 500 mA （高）
　　自動再充電
　　自動充電結束控制
　　帶使能/ 禁止控制的安全定時器
　　給深度耗盡的電池進行0。1C 預充電
　　電池溫度監(jiān)視器
　　欠壓鎖定（Undervoltage Lockout， UVLO）
　　電池電量低指示（LBO）
　　電源電壓正常指示 （PG）
　　充電狀態(tài)和故障條件指示
　　溫度范圍：-40°C 至85°C
　　封裝：20 引腳QFN （4 mm×4 mm）

MCP73871應用：

　　GPS / 導航儀
　　PDA和智能電話
　　便攜式媒體播放器和MP3 播放器
　　數(shù)碼相機
　　藍牙耳機
　　便攜式醫(yī)療設備
　　座式充電器/ 擴展底座
　　玩具

                                           圖1.MCP73871功能框圖

MCP73871 評估板

　　在便攜式電子設計中，空間和復雜度是要考慮的兩個關鍵因素。高度集成的MCP73871 器件包含了開發(fā)新型鋰離子/ 鋰聚合物電池供電產(chǎn)品所需的眾多元件， 跨越了設計屏障，滿足了便攜式電子設計的要求。

　　MCP73871 器件僅需要極少的外部元件就能分別向系統(tǒng)負載供電以及給單節(jié)鋰離子電池充電。當未施加輸入電源或其電量不夠時，鋰離子電池就會變?yōu)橹麟娫椿虺洚斴o助電源來提供所需的系統(tǒng)負載電流。開發(fā)MCP73871 評估板的目的是幫助產(chǎn)品設計人員采用頗受歡迎的Microchip 帶系統(tǒng)負載均衡功能的分立式鋰離子電池充電管理控制器來簡化產(chǎn)品的設計，縮短產(chǎn)品的設計時間。

　　MCP73871 評估板演示了Microchip 的MCP73871 “帶系統(tǒng)負載均衡功能的分立式線性鋰離子/ 鋰聚合物電池充電管理控制器”的功能。

　　MCP73871 評估板被設計為向系統(tǒng)負載和預設充電電壓為4.2V （MCP73871 還有4.1V、4.35V 和4.4V 穩(wěn)壓選項）的單節(jié)鋰離子電池提供至少為1.5A 的總電流。

　　MCP73871 評估板具有兩個撥動開關（dip switch）用來選擇輸入電流的極限值。第一個撥動開關（SW2）用于在Ac-Dc 適配器和USB 端口（AC/USB）之間選擇輸入電源。第二個撥動開關（SW1）用于在500 mA 高電流USB 端口或100 mA 低電流USB端口（高/ 低）之間進行選擇。 當用SW2 選擇了USB作為電源時，輸入電流的極限值由USB 規(guī)范規(guī)定。

　　當用SW2 選擇交流適配器時，快速充電電流的最大值由電阻（RPROG1）設定為1A，充電終止電流由電阻（RPROG3）設定為100 mA。

　　MCP73871 評估板提供了三個狀態(tài)LED，兩個作為充電狀態(tài)輸出，一個作為電源電壓正常指示燈。

MCP73871 評估板套件包含：

　　MCP73871 評估板， 102-00183
　　模擬和接口產(chǎn)品演示板光盤（DS21912）
　　MCP73871 Evaluation Board Users Guide （DS51755）
　　MCP73871 數(shù)據(jù)手冊“Stand-Alone Linear Li-Ion / Li-Poly Battery Charge and
　　System Load Sharing Management Controller”（DS22090）
　　MCP73871 評估板演示了采用Microchip 的分立式線性鋰離子電池充電器實現(xiàn)系統(tǒng)電源通路和負載均衡管理控制的解決方案。當斷開輸入電源時，鋰離子電池也能給系統(tǒng)負載供電。MCP73871 提供的大量器件選項，使其可在各種應用中使用。欲了解更多的器件選項，請參見MCP73871 數(shù)據(jù)手冊（DS22090A_CN）和/ 或聯(lián)系當?shù)氐腗icrochip 技術支持。

　　可作為參考設計的典型應用有智能電話、PDA、便攜式媒體播放器、MP3 播放器、數(shù)碼相機、手持式醫(yī)療設備、藍牙耳機、 超移動PC 和便攜式發(fā)報機。[!--empirenews.page--]

MCP73871 評估板具有以下功能：

　　集成了系統(tǒng)負載均衡功能
　　可用撥動開關控制輸入電流的極限值，對于Ac-Dc 適配器，典型值為1650 mA，對于USB 高電流輸入，最大值為500 mA，對于USB 低電流輸入，最大值為100 mA
　　三個LED 用于指示充電狀態(tài)、電池電量低和電源電壓正常信號
　　預設的鋰離子電池充電電壓： 4.2V ± 0.5%
　　默認情況下溫度監(jiān)視被禁止，但可被使能為采用NTC 熱敏電阻實現(xiàn)溫度監(jiān)視
　　廠家預設的為深度耗盡的電池進行0.1C 的預充電
　　廠家預設的帶定時器使能功能的超時周期為6 小時的安全定時器
　　恒流 / 恒壓（CC/CV）充電算法
　　由電阻設定的最大充電電流： 1A
　　由電阻設定的充電終止設定點：100 mA
　　自動充電終止
　　自動再充電
　　內(nèi)部熱調節(jié)
　　底部帶有額外通孔的外露焊盤能夠更好得散熱

                    圖2.MCP73871 的系統(tǒng)電源通路管理應用

                                圖3.MCP73871評估板電路圖
 
                                          材料清單（BOM）