鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2019年11月07日
搞定便攜式鋰電池包快速充電設計
綜述
隨著便攜式產品的迅速發(fā)展，各種電池的用量大增，貝能國際有限公司推出便攜式鋰電池包充電管理快速充電參考設計。本參考設計采用Microchip公司的MCp19118作控制芯片，Infineon的第5代OptiMOS作功率轉換，對便攜式鋰電池包進行快速大電流充電管理，外圍器件少，電轉換效率高，紋波電流小，保護功能完善。
控制芯片MCp19118為具有同步驅動器的數字增強型功率模擬控制器，集成了模擬pWM控制器和8位MCU，既有模擬器件的快速動態(tài)響應，也可以靈活的實現充電曲線及各種功能。第5代OptiMOS的Rdson更小，寄生電容更小，寄生二極管的Trr也更小，更適用于高頻pWM的功率轉換電路，對整體性能的提升有較大的幫助。
原理框圖：
原理圖：
實物圖：
功能:
?對多節(jié)串聯鋰電池進行大電流充電管理
?待機時，可以提供輸出電壓，電池包可以判斷是否合適的充電器
?插上電池，不會產生沖擊電流，充電器自動檢測電池，并自動啟動充電
?可以實現多種保護功能，如輸入電壓欠壓過壓保護、輸出過流保護、溫度保護等
電氣參數:
?輸入電壓：32Vdc
?負載：6串鋰電池組
?恒壓充電壓：26.1V(6S，每節(jié)4.35V)
?恒流充電流：10Amax
?預充電壓：18V；預充電流：1A；停充電流：0.5A
?輸出電流紋波：＜200mA@IOUT=10A
?開關頻率：300KHz
?效率：＞97%max
目標應用:
?電池快速充電
器件型號：
?MCp19118*1
?MCp6072*1
?MIC5233*1
?BSC032N04LS*2
?BSC030p03NS3*1
芯片介紹
MCp19118具有集成同步驅動器的數字增強型功率模擬控制器，集成了模擬pWM控制器和8位MCU。
模擬pWM控制器特點：
?輸入電壓范圍:4.5~40V
?開關頻率:100kHz~1.6MHz
?靜態(tài)電流:5mA
?高端驅動：+5V，1A/2A灌電流，1A/2A吸電流
?低端驅動：+5V，2A灌電流，4A吸電流
?峰值電流模式控制
?輸出差分采樣
?多輸出系統(tǒng)：主/從，頻率同步
?參數可配置
?熱關斷
?
8位MCU特點：
?精密8MHz內部振蕩器
?4096字片上程序存儲器
?256字節(jié)RAM
?11個I/O引腳和一個只輸入引腳
?外部8通道10bit精度的AD轉換
?2個8bit定時器和1個16bit定時器
?I2C通訊接口
?封裝：24-pin4mmx4mmQFN
工作情況
1、效率曲線圖
2、電感電流波形及驅動波形
注：功率電感電流波形及高低端MOS管驅動波形。其中：①黃色：高端驅動波形；④綠色：低端驅動波形；③紫色：電感電流
1)啟動時的小電流時的波形，低端驅動在電感電流接近0時關閉。
2)4A時的波形。高端驅動在占空比>50%時，由于有斜波補償，可以很好的工作；低端驅動在電感電流接近0時關閉。右圖為展開圖。
3)7A時的波形。高端驅動在占空比>50%時，由于有斜波補償，可以很好的工作；低端驅動基本與高端驅動互補，除了死區(qū)時間。右圖為展開圖。
4)10A時的波形。高端驅動在占空比>50%時，由于有斜波補償，可以很好的工作；低端驅動基本與高端驅動互補，除了死區(qū)時間。右圖為展開圖。
3、輸出電流波形
注：4A/7A/10A時的輸出電流波形。其中：①黃色：高端驅動波形；④綠色：低端驅動波形；③紫色：輸出電流
1）4A時的波形
2）7A時的波形
3）10A時的波形
輸出電流在4A/7A/10A的情況下，輸出紋波電流都很小。
4、熱成像
注：輸出電流10A，30分鐘，無風，室溫，無其他輔助散熱。
Q1(高端MOS)：94.1℃；Q3(低端MOS)：88.8℃；Q2(輸出開關MOS)：72.5℃；L1(功率電感)：89.4℃；U2(控制芯片)：88.5℃
結論
鋰離子電池以其特有的性能優(yōu)勢已在越來越多的便攜設備中得以廣泛應用，可以預見，未來鋰離子電池充電器設計，將以更快速的充電速率及更強健的系統(tǒng)保護能力拓寬更多應用領域。
