安森美半導(dǎo)體推出小外形的鋰電池充電設(shè)計(jì)方案

就像最近十年智能手機(jī)的發(fā)展一樣，其他不斷增長的市場也要求縮小的外形尺寸以及更多的功能和便攜性。細(xì)分無人機(jī)市場在迷你型和微型無人機(jī)呈現(xiàn)出增長。我們看到助聽器或耳機(jī)市場的顯著增長，提供語音識(shí)別、接近傳感器、噪聲消除和高保真度。小藍(lán)牙音箱適合掌上使用。手表外形的用于健身和醫(yī)療的可穿戴設(shè)備是不斷增長的細(xì)分市場，為物聯(lián)網(wǎng) (IoT)的大數(shù)據(jù)分析增加輸入。鋰電池是這些小外形應(yīng)用的主要選擇，因其較高的比能量(Wh / kg)、較低的成本和靈活的形狀因數(shù)，所有這些都推動(dòng)對更小鋰電池充電器的需求。安森美半導(dǎo)體擁有領(lǐng)先行業(yè)的鋰電池充電器技術(shù)，占位極小，可移植到更小的充電尺寸中。

鋰電池CC/CV充電曲線：

鋰電池通常有恒流 (CC) /恒壓 (CV) 充電曲線，如圖1所示。從左到右，一個(gè)空的電池開始輕度充電 (?C / 5)充電或“預(yù)充電”。如果在接近空電量時(shí)電流過多，鋰離子會(huì)過早老化。一旦電池電壓升至VBATMIN (鈷通常為3.6V)，便可以安全進(jìn)入CC模式，電池?cái)?shù)據(jù)表中規(guī)定了最大允許充電電流 (?1C)。這可最大程度地延長充電時(shí)間 (TTC)。當(dāng)電池電壓再次達(dá)到數(shù)據(jù)表中規(guī)定的VFLOAT或電池最大電壓時(shí)，充電器便進(jìn)入CV模式。 CV模式鉗制電壓，并且當(dāng)電池接近充滿電時(shí)，進(jìn)入電池的電流自然會(huì)逐漸減小。最終，隨著逐漸減小的電荷，電流接近C/10至C/20，充電器終止充電。

圖1

VFLOAT、VBATMIN、IPRE和IFAST的值可在電池?cái)?shù)據(jù)表中找到。許多鋰電池充電器都需要一個(gè)配套處理器經(jīng)由I2C對其內(nèi)部寄存器進(jìn)行編程，以產(chǎn)生圖1所示的CC/CV充電曲線。安森美半導(dǎo)體的FAN54120獨(dú)立的鋰電池充電器自動(dòng)執(zhí)行圖1所示的CC/CV充電曲線，無需任何I2C寄存器或固件。這省去了配套處理器，從而降低了成本、空間和復(fù)雜性。它開箱即用，減少了上市時(shí)間。因?yàn)闆]有固件，所以FAN54120防篡改，這是對安全敏感的應(yīng)用如醫(yī)療或IoT的另一個(gè)優(yōu)勢。

FAN54120獨(dú)立充電器的外形尺寸極小?，F(xiàn)在采用2mm x 2mm DFN封裝發(fā)貨，不久后將發(fā)布1.36mm x 0.76mm WLCSP封裝。

圖2

FAN54120 500mA獨(dú)立的線性充電器：

FAN54120以一個(gè)外部rset電阻為基準(zhǔn) (圖3)，以在各種電池容量 (圖3，藍(lán)色列) 下自動(dòng)產(chǎn)生圖1的CC/CV充電曲線。例如 (圖3)，如果電池可處理500mA的最大電荷，選擇1k? rset (IFAST = 500mA)，F(xiàn)AN54120將以100mA (IFAST / 5)自動(dòng)預(yù)充電，過渡到500mA (IFAST)的 CC模式，然后在50mA (IFAST/10) 終止充電，電池容量750mAh。

圖3

對于較小容量的鋰電池如140mAh (圖3)，使用5K? rset電阻可產(chǎn)生20mA的預(yù)充電，100mA的CC模式充電電流，以及10mA的充電終止電流。

FAN54120采用一個(gè)外部NTC支持JEITA“安全充電”溫度。 FAN54120最高可承受28V的輸入電壓，可在高達(dá)6V的輸入電壓下工作，并具有僅150nA的世界級(jí)靜態(tài)電流。這確保FAN54120在兩次充電間不會(huì)使電池過放電。最后，F(xiàn)AN54120提供0.5%的CV精度，防止了較便宜的耐受+ 50mV的電池保護(hù)電路的意外過壓保護(hù) (OVP) 跳閘。

市場和應(yīng)用包括耳機(jī)、可穿戴設(shè)備、藍(lán)牙音箱和耳機(jī)、IoT設(shè)備、迷你和微型無人機(jī)、攝像機(jī)、電子煙、玩具和游戲機(jī)。

耳塞座充應(yīng)用框圖

耳塞座充的典型電池容量在270mAh至550mAh之間，這恰恰是FAN54120的最佳點(diǎn)。

圖4的框圖顯示了FAN54120直接從USB接收5V VBUS (不一定是USB Type C)，其中CC1和CC2上的5kΩ下拉電阻通知連接的電源這是有效的接收器。LC709204執(zhí)行電量計(jì)量，并由RSL10 藍(lán)牙低功耗(BLE)進(jìn)行配置。 RSL10每秒與電話應(yīng)用程序通信并喚醒以了解是否已安裝耳塞 (BLE：RSI)，然后啟用FAN4860 5V升壓。未安裝耳塞時(shí)，可降低升壓電流消耗。

圖4

假設(shè)一個(gè)充滿電的500mAh電池，上述座充的充電間隔將大于5年，因?yàn)榘采腊雽?dǎo)體的低功耗產(chǎn)品性能好。