基于BQ24060的锂离子电池充电器的设计

文章摘要：摘要：锂离子电池充电器的发热问题一直是电子工程师在进行锂离子电池充电器设计时的难点之一，如果设计不周密，会带来安全问题。这里介绍了TI公司的锂离子电池充电器专用芯片BQ24060的技术特点，详细叙述使用BQ24060芯片设计锂离子电池充电器时热调节保护功能的设计方法及要点，并给出了典型应用电路。经过实践验证，该方案达到了预期的目标。关键词：BQ24060；锂离子电池；充电器；热保护 锂离子电池充电器的发热问题一直是电子工程师在进行锂离子电池充电器设计时的难点之一，如果设计不周密，会带来安全问题。从电量和容量两方面来讲，锂离子电池的能量密度都很大，因此广泛应用于便携式设备，如PDA、MP3

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摘要：锂离子电池充电器的发热问题一直是电子工程师在进行锂离子电池充电器设计时的难点之一，如果设计不周密，会带来安全问题。这里介绍了TI公司的锂离子电池充电器专用芯片BQ24060的技术特点，详细叙述使用BQ24060芯片设计锂离子电池充电器时热调节保护功能的设计方法及要点，并给出了典型应用电路。经过实践验证，该方案达到了预期的目标。
关键词：BQ24060；锂离子电池；充电器；热保护

    锂离子电池充电器的发热问题一直是电子工程师在进行锂离子电池充电器设计时的难点之一，如果设计不周密，会带来安全问题。从电量和容量两方面来讲，锂离子电池的能量密度都很大，因此广泛应用于便携式设备，如PDA、MP3、手机、数码相机等。由于高集成度线性电池充电器简单易用、成本低、体积小，因此广泛应用于为单体锂离子电池充电。但是，如果用不具备热调节功能的适配器给便携式系统锂离子电池充电，线性充电器的散热难题就会凸显出来，难以保证在安全散热范围内工作。这里介绍一种基于TI公司的锂离子电池充电器专用芯片BQ24060、支持热调节保护功能的锂离子电池充电器的设计方法。它不仅能够使工程师完善散热方面的考虑，同时还能极大化充电率，尽可能缩短充电时间，同时具备输入过压保护(VOP)功能。有着较强的实用性。

1 BQ24060芯片功能特点
    BQ24060是TI公司的一个高集成的锂离子电池充电管理IC，其功能引脚如图1所示，表1介绍了各引脚功能。BQ24060提供能在有限空间里完成多功能的、安全的满充电的锂离子电池充电器设计，其内部集成了1 A功率FET以及电流传感器，因而能够承受高达26 V的输入电压。该产品还提供具备独特安全与低压降特性的全面充电管理功能，以延长电池使用寿命。BQ24060可以使锂离子电池分三阶段进行充电：预充电方式、恒流热调节充电方式、精确恒压充电方式。充电终止是基于一个最小电流。内部可编程充电定时器为充电终止和在热调节状态动态调节提供安全保障。

    BQ24060充电算法缩短了充电时间，实现了总充电量的最大化，并可保护电池免遭过热损坏或电损坏。当电池电压降到内部阈值以下时，BQ24060会重新开始充电，如果去除外部输入电源，那么就会进入低功耗睡眠模式。BQ24060集成了反向阻断保护机制，以避免在没有DC供电的情况下发生电池漏电的情况。此外，BQ24060经过配置后，还能在LDO模式下工作，这样，即使没有电池，系统也能完全正常工作。在终端设备制造过程中，LDO模式的特性对全面系统测试前的电路板测试也相当有用。

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    采用BQ24060专用芯片设计的充电器，其充电过程如图4所示，充电器从预充电阶段转向快充模式时，充电电流IBAT受芯片结温TJ的限制而缓慢上升，其间经历了一个热调节过程后，充电电流IBAT达到快充电流，进入恒流充电状态，此后结温开始下降，保证了充电器工作于安全状态。

    如果非理想的工作条件引起IC结温达到极限值Tj，充电循环激活内部控制回路系统将被调节，并控制其它充电控制回路，进而减小充电电流，直到IC结温小于Tj，使IC工作于安全温度下。
    热调节通常在快充早期阶段进行，不过如果在CV模式下它仍然工作的话，充电电流就会过早达到充电终止阈值。为了避免错误充电终止，只要散热调节回路在工作，电池充电终止功能就会被禁用。此外，有效充电电流降低会延长电池充电时间。如果充电安全计时器有固定设置的话，就会过早终止充电。BQ24060采用动态安全计时器控制电路，能在热调节阶段有效延长安全时间，并尽可能降低安全计时器的故障几率。从图5中可以看出，热调节模式下的安全计时器的响应与有效充电电流成反比。

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