リチウム電池線形充電管理チップBQ2057とその応用の簡単な分析

1.はじめに

BQ2057シリーズは、TI Company ofAmericaによって製造された高度なリチウム電池充電管理チップです。 BQ2057シリーズチップは、シングルセクション（4.1Vまたは4.2V）またはダブルセクション（8.2Vまたは8.4V）のリチウムイオン（Li-Ion）およびリチウムポリマー（Li-Pol）バッテリーの充電ニーズに適しており、オプションのパッケージを提供しますさまざまなアプリケーションに応じたMSOP、TSSOP、SOICの組み合わせ。充電器の周辺回路とそのシンプルさは、ポータブル電子製品のコンパクトなデザインに非常に適しています。 BQ2057は、リチウム電池パックの内部抵抗を動的に補正して、充電時間を短縮します。オプションのバッテリー温度監視により、バッテリー温度センサーはバッテリー温度を継続的に検出します。バッテリー温度が設定範囲を超えると、BQ2057はバッテリーをオフにします。内部に統合された定電圧定電流デバイスは、ハイ/ローサイド電流検出とプログラム可能な充電電流を備えています。充電状態の認識は、自動再充電、充電を停止するための最小電流、低電力スリープなどの特性を備えた、出力LEDインジケータまたはメインコントローラとのインターフェイスによって実現できます。

2.機能と特徴

2.1デバイスパッケージとモデルの選択

BQ2057シリーズの充電チップは、設計要件を満たすためにさまざまなパッケージとモデルで提供されています。パッケージを図2-1に示します。 MSOP、TSSOP、SOICパッケージで利用できます。そのモデルを表2-1に示します。信号にはBQ2057、BQ2057C、BQ2057T、BQ2057Wの4種類があり、それぞれ4.1V、4.2V、8.2V、8.4Vの充電に適しています。

BQ2057のピン機能は次のとおりです。

VCC（ピン1）：動作電源入力。

TS（ピン2）：バッテリーパックの温度を検出するための温度検知入力。

STAT（ピン3）：充電ステータス出力。次のものが含まれます。充電、充電完了、温度障害の3つの状態。

VSS（ピン4）：動作中の電源への入力。

CC（ピン5）：充電制御出力;

COMP（ピン6）：充電率補正入力。

SNS（ピン7）：充電電流検出入力;

BAT（ピン8）：リチウム電池電圧入力。

2.2充電ステータスフロー

BQ2057の充電は、プリチャージ状態、定電流充電、定電圧充電の3つのフェーズに分けられます。

2.2.1プリチャージフェーズ

バッテリーを取り付けて電力を追加した後、BQ2057は最初に動作電圧VCCをチェックします。動作電圧が低すぎると、充電器はスリープモードになります。動作電圧が正常な場合は、電池温度が設定範囲内にあるか確認してください。そうでない場合は、温度を入力します。障害モード。それ以外の場合は、バッテリー電圧VBATが検出されます。バッテリ電圧VBATが低電圧しきい値V（min）よりも低い場合、BQ2057は定電流IREG 10％電流IPREでバッテリをプリチャージします。

2.2.2定電流充電

バッテリがプリチャージされているか、バッテリ電圧VBATが定電圧VREGよりも低い場合、BQ2057は定電流充電状態になります。このとき、充電電流は、外部検出抵抗RSNSの両端の電圧降下によって監視されます。ハイサイド/ローサイド接続モード、RSNSはハイサイド電流検出でVCCピンとSNSピンの間に接続されます。 RSNSは、ローサイド電流検出でVSSピンとSNSピンの間に接続されます。

2.2.3定電圧充電

充電電圧が定電圧VREGに達すると、定電圧充電状態になります。 BQ2057は、VBATピンとVSSピンを介してバッテリーパックの電圧を監視します。充電電流が終了しきい値I（TERM）に達すると、充電を停止します。バッテリー電圧が再充電しきい値電圧V（RCH）より低くなると、自動的に再充電を開始します。 BQ2057は、4.1v、4.2v、8.2v、8.4vの標準電圧充電を実現できるだけでなく、部分電圧による非標準電圧充電も実現できます。その方法は、部分電圧抵抗によって実現されるバッテリー部分電圧値をBATピンの入力として使用することです。

2.3バッテリー温度の監視

BQ2057は、TSピンとVSSピンの間の電圧を測定することにより、バッテリーパックの温度を継続的に監視します。図3-1に示すように、一般的に使用されるサーミスタは温度センサーとして使用され、分圧抵抗によって実装されます。分圧抵抗器の抵抗は、パラメータに従って計算できます。 BQ2057は、この電圧を内部V（TS1）およびV（TS2）しきい値電圧と比較して、充電が許可されているかどうかを判断します。外部分圧と内部限界電圧はすべてVCCを基準としているため、温度検出回路は動作電源VCCの変動の影響を受けません。 TSピンをVCCまたはVSSに接続すると、BQ2057の充電機能を無効にすることができます。

2.4充電状態の表示

BQ2057は、トライステートピンSTATを介して現在の充電状態を報告します：充電状態が高、充電が完全に低、温度障害、またはスリープ状態が高インピーダンスです。 STATピンをシングルLEDまたはデュアルLED逆接続モードに接続すると、充電状態のLED表示を実現でき、STATポートを機器のマイクロコントローラーと接続することもできます。マイクロコントローラーは、識別によってインテリジェントな機器管理を実現します。 STATポートの3つの状態。

3.典型的な充電器回路設計

BQ2057で設計された充電器回路はシンプルで、現在のポータブル電子システムの電力管理に広く使用できます。これは、ポータブル電子製品のコンパクトな設計に適しています。

BQ2057が設計したリチウム電池充電回路は、1個または2個のリチウム電池の充電を実現できます。使用電力DC +は、充電式リチウム電池の電圧に応じて選択されます。推奨動作電圧は4.5V〜18Vです。バッテリーパックの正の電圧はPACK + BATです。このピンとTSピンは、分圧抵抗を介してバッテリパックのサーミスタNTCの分圧値を検出し、温度が正常かどうかを判断します。 BQ2057は、PNPトランジスタまたはPチャネルMOSFETによって充電されるように設計でき、選択するときに選択する必要があります。選択時に消費電力が満たされている必要があります。

4.結論

ポータブル電子機器では、BQ2057Wチップ設計機器の7.2Vリチウムイオン電池パック充電回路を選択しました。充電回路はとてもシンプルです。充電プロセス全体とステータス表示は、BQ2057だけで実現されます。電源管理モジュール全体はシンプルで信頼性があります。充電器回路は、リチウム電池の充電要件を含む電子システム設計に役立ちます。

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