充电电路分析.pptx

PIN CONFIGURATION（接脚（接脚定定义义）FEATURES(特性特性陈陈述述):移除移除ADAPTER OZ954将自将自动动关断充关断充电电电电路路内建内建BREAK-BEFORE-MAKE 门驱动电门驱动电路路内建内建WAKE-UP充充电电功能功能内建内建电电池池电压电压和温度和温度A/D转换电转换电路支持非路支持非SBS电电池充池充电电2.GENERAL DESCRIPTION(一般功能描述一般功能描述):OZ954是一个是一个SMART BATTERY SYSTEM(SBS)灵敏灵敏电电池充池充电电系系统统的的LEVEL 2 二极充二极充电电器器,它支持它支持对对笔笔记记本本电脑电脑用之各种用之各种电电池充池充电电.Z0945同同样样可以可以单单独同独同SMART BATTERY通信通信,如果系如果系统进统进入入SUSPEND的状的状态态不会影响不会影响ZO954对电对电池充池充电电.OZ954内部程式化可由内部程式化可由SMBUS汇汇流排控制恒流流排控制恒流(CONSTANT-CURRENT)&恒恒压压(CONSTANT -VOLTAGE)二种模式二种模式对电对电池池进进行充行充电电.另外另外OZ954运运用了二个高端用了二个高端电电流流侦侦测测器器,一个一个侦测侦测AC POWER的的电电流流,内外一个内外一个侦测侦测充充电电电电流流.这这倆个倆个电电流流侦测侦测放大器放大器 具有全具有全自自动动校正功能校正功能,当当电脑电脑系系统统在在运运行行时时,OZ954会同步会同步动态调动态调整剩余的整剩余的AC-ADAPTER电电流流进进行充行充电电从而从而达达到最大充到最大充电电效能效能.OZ954同步同步驱动驱动和和调调整一整一对对外接功率外接功率MOS管管,可以可以实现实现高高达达95%的功率的功率转换转换效率效率.内部一内部一个个210KHZ的振的振荡荡源提供源提供OZ954基本的工作基本的工作时钟时钟,并且支持高并且支持高频频率关断下的率关断下的100%的有效的有效占空比占空比.OZ954支持一个高支持一个高达达4A充充电电电电流的快充流的快充电电模式模式.典型充典型充电电系系统电统电路路内建内建电压电压DAC(数数/模模 转换转换器器)提供持提供持续续可可调调精度精度为为小于小于1%的恒的恒压压操作模式操作模式,这这个独特的功能确保向个独特的功能确保向电电池提供一个高精度的充池提供一个高精度的充电电压电电压.特别有益于特别有益于LI电电池的充池的充电电.OZ954提供一个符合提供一个符合SBS CHARGER规规格充格充电电模式模式.自自动动从从WAKE-UP(慢充模慢充模式式),FAST(快充模式快充模式)到到TOP-OFF(截止模式截止模式)的完整充的完整充电过电过程程.同同时时,OZ954一直一直会会侦测电侦测电池温度池温度,充充电电压电电压,电电流并开流并开启启SMBUS通信通信.同同时针对时针对ADAPTER 过压过压,欠欠压压.电电池池过压过压,高温高温,短路提供保短路提供保护护.另外另外,ZO954内建一个内建一个8BIT A/D(数数/模模)转换转换和一个和一个电电池池电压电压,温度数据温度数据处处理的理的多功器多功器.在在ZO954中中,系系统统通通过过SMBUS可以直接可以直接读读取取电电池池电压电压,温度的数据温度的数据.3.FUNTIONAL DESCRIPTION 功能功能简简述述:VIND2VMILQ11.BUCK CONVERTER TOPOLOGY 瞬瞬间间充充电电电电流的流的转换设计转换设计 大部分大大部分大电电流充流充电电器都是基于器都是基于PWM(PULSE-WIDTH-MODULATED)脉脉宽宽调调制制动态调节设计动态调节设计,称称为为逐步逐步调调解器解器,提供高效率提供高效率,低低损损耗的耗的电电气性能气性能.L0C0RLVGV0持持续续工作模式工作模式:从从图图可以看出此可以看出此电电路路为为PWM降降压电压电路路,Q1是是P沟沟道增强型道增强型MOS管管,D2位位续续流二极管流二极管.在一个在一个动态调节动态调节(控制控制)模式模式.输输出出电压电压可由可由下列方程得到下列方程得到:V0=VIN.D D=TD/(TD+TD)D表示有效占空比表示有效占空比,是指一个周期内是指一个周期内Q1开开启时间启时间TD和整个周期和整个周期TD+TD之比之比值值.Q1开开启时启时,经过经过L0 电电流流IL有一个有一个(VIN-V0)/L0的上升斜率的上升斜率,关关闭时闭时有一有一个个-V0/L0的下降的下降过过程程.如果如果负载电负载电流偏流偏低低,调节调节系系统统会会进进入自入自动调动调整脉整脉宽宽的的过过程程.连续连续工作模式工作模式间间断工作模式断工作模式注意注意,当当Q1关关闭闭后后,感感应电应电流流IL下降到零直下降到零直到下个周期到下个周期Q1再次开再次开启启后后,Q1的关的关闭时间闭时间分分为俩为俩个部分个部分,TD感感应电应电流斜率下降的流斜率下降的时时间间.TD”感感应电应电流流为为零的零的时间时间.2.同步校正功能同步校正功能:VINVMQ1C0RLVGD2ILL0V0Q2假假设电设电池充池充电电器具有器具有动态调节动态调节功能功能(PWM),又假又假设设ADAPTER电压电压是是20V,对对一个低一个低电压电电压电池充池充电电,比如比如7.5V,那么充那么充电电有效占空比有效占空比为为7.5/20=0.375 那么意味着那么意味着续续流二极管流二极管D2的功的功耗是耗是:4.0A*0.5V*0.625=1.25W这这1.25W的功耗可以使一个典型的的功耗可以使一个典型的SMD肖特极二极管温度上升到肖特极二极管温度上升到125摄摄氏度氏度,又假又假设设QJA是是100 C/W那么那么这这么高的温升将限制支持快速充么高的温升将限制支持快速充电电模式。模式。通常的解决通常的解决办办法是用同步校正法是用同步校正MOSFET与与D2并并联联,假假设设是一个是一个N沟沟道道MOSFET那么那么饱饱和和导导通通时时的的RDS(ON)那么功耗那么功耗为为:0.02*(4.0)*0.625=0.20W2可知可知,功耗功耗损损失降低失降低84%.不不过过增加增加这这个个M0SFET调节调节器后器后.一定要在一定要在连续运连续运行机制模行机制模式式.3.DUAL HIGH-SIDE CURRENT SENSING(双重高端双重高端电电流感流感应应)D2L0Q1DC/DC CONVERTERISYSQ2RCHICH2VBATTIADICH1ADAPTERRAD如如图图所示所示为为典型的典型的单电单电池充池充电电系系统统,ADAPTER经过经过D/D转换转换提供系提供系统电统电流流ISYS.它也向它也向电电池提供充池提供充电电电电流流ICH1,它可以提供尽可能快的充它可以提供尽可能快的充电电性能性能,无无论电脑论电脑系系统统是否在使用是否在使用,当然一个当然一个ADAPTER 有它的功率最大有它的功率最大输输出出值值,所以它不可能同所以它不可能同时时全力的供全力的供应应系系统统工作和工作和充充电电.OZ954应应用一个高端用一个高端电电流感流感应应器器,侦测侦测ADAPTER输输出出电电流是否流是否达达到它到它的极限的极限,如果有剩余如果有剩余则对电则对电池充池充电电,通通过动态调过动态调解解达达到最大充到最大充电电效率效率.另一个用于另一个用于侦测侦测充充电电电电流的大小以确保充流的大小以确保充电电符合条件符合条件,诸诸如如电电池池电电路短路路短路.同同时时OZ954会限制充会限制充电电电电流的大小不能超流的大小不能超过额过额定定电电流的流的125%.值值得注意的是得注意的是这这些精确些精确电电流流输输入源入源,是直接通是直接通过侦测过侦测精确精确侦测电侦测电阻阻(外接外接)两端两端电压电压来来获获得的得的.典型充典型充电电模式模式Q1L0VINIACPIACMHDR LDRICHP ICHMVFBCHGSTOZ954ADAPTERSMART BATTERYSMBCSMBDTHMISYSRADRCH充充电电电电流流侦测侦测ADAPTER 输输出出电电流流侦测侦测通常通常,一个高端一个高端电电流流侦测电侦测电路是由一个精密路是由一个精密电电阻及一个阻及一个电电阻分阻分压压网网络络构构成成,这样这样一一个网个网络络可以提供很大的可以提供很大的电压电压范范围围(2.04.0)给电给电流放大器的流放大器的输输入端入端.另外另外OZ954内置一个置零内置一个置零电电路路,它有效它有效补偿电补偿电流流侦测侦测放大器的放大器的电压电压偏移量偏移量.4.CURRENT-SENSE AMPLIFIER DESIGN(电电流流侦测错侦测错误误放大放大设计设计)VSENICVN1VN2AUTO-ZERO CIRCUITVOLTAGE DIVIDER BRIDGEIAIBRPRPHIGH-SIDE CURRENT SENSE CIRCUITRSEN5V5V(1)RP的的选择选择范范围为围为360K到到1M+1%的的精度精度(2)R的的电电阻阻100K欧或欧或-30摄氏摄氏读读.)充电器不进行充电充电器不进行充电,这个这个OVER-RANGE也可用于电池存在的侦测也可用于电池存在的侦测,当电池没当电池没有接上或它的温度感应器开路了有接上或它的温度感应器开路了.OZ954侦测到温度感应器为高电阻侦测到温度感应器为高电阻,它不回供它不回供应电流应电流.(4)SMART BATTERY 充电器规格也定义了一种充电器规格也定义了一种UNDER RANGE 欠范围欠范围(THERM_UR,低于低于1K欧欧),OZ954会提供一个典型的会提供一个典型的45分钟分钟,电流为电流为256MA WAKE-UP(唤醒唤醒)充电电流充电电流,在这充电其间在这充电其间OZ954会响应任何的充电要求会响应任何的充电要求.如果如果在在45分钟的分钟的WAKE UP之后没有其他的充电要求之后没有其他的充电要求,充电电流将被关断充电电流将被关断.(5)每一个每一个SBS SMBUS的标准的标准.LILON电池以一个低电阻值电池以一个低电阻值(比如比如 100欧欧)THERMISTOR用于侦测以区别用于侦测以区别NIMH电池电池(通常是通常是10K欧欧).(6)另外另外0Z954需要一个需要一个15K的上拉电阻接到的上拉电阻接到+5去侦测精确的温度感应器的阻值去侦测精确的温度感应器的阻值,那么他是通过那么他是通过THM PIN19侦测的侦测的.4.371V 对应对应 100K 的温度感应器的温度感应器 3.365V 对应对应 30K的的温度感应器温度感应器 0.850V 对应对应 3K 的温度感应器的温度感应器 0.314V 对应对应 1K 的的温度感应器温度感应器11.WAKE-UP(唤醒充电唤醒充电)SMART BATTERY 充电器规格在某些条件下对充电器规格在某些条件下对SMART BATTERY进行一个进行一个WAKE-UP充电充电,从前面我们可以知道从前面我们可以知道,当侦测感应电偶在当侦测感应电偶在COLD和和UNDER范围内范围内,OZ954被设置成支持一个被设置成支持一个45分钟的分钟的WAKE-UP充电模式充电模式,值得注意的是值得注意的是WAKE-UP充电模式是一个充电模式是一个10V电压电压,256MA的充电模式的充电模式.如果电池电压高于如果电池电压高于10V,ZO954将不会支持将不会支持WAKE-UP的充电模式的充电模式.12.INTERNAL A/D CONVERTER(内部模内部模/数转换器数转换器)OZ954内部有一个内部有一个8 BIT A/D转换器转换器,系统可以通过系统可以通过SMBUS总线自由的读取数据暂总线自由的读取数据暂存器中电池的温度存器中电池的温度.电压等信息电压等信息.系统利用系统利用A/D的转换信息可以在一般的充电要求的转换信息可以在一般的充电要求(充充电电池电电池,充电控制器对充电电流充电控制器对充电电流,电压电压,温度的要求温度的要求)外外,提供额外的保护提供额外的保护.A/D转换器也允许系统设计者利用系统的支持转换器也允许系统设计者利用系统的支持,设计设计OZ954对一般的电池进行充电对一般的电池进行充电.因此系统通过因此系统通过A/D 转换器可以更加紧密的监示电池的电压和温度的变化转换器可以更加紧密的监示电池的电压和温度的变化,同时控制同时控制OZ954进行不同的充电模式进行不同的充电模式,WAKE-UP,快充电快充电,慢充电慢充电,终止充电终止充电.Z954通过通过CHGST端端提供一个电流反串保提供一个电流反串保护功能，护功能，Q3是一个是一个P型三集管在这里用作型三集管在这里用作阻尼二集管阻尼二集管,无论如何无论如何.只要充电电流大过只要充电电流大过ICHFULL-SCALE*5%时时Q3将开启将开启.最大充电电流设最大充电电流设定定最大充电电压最大充电电压设定设定PWM(脉宽调制脉宽调制)控控制电路制电路,调整电电流调整电电流,电压大小电压大小.充电电流侦测电充电电流侦测电路路ADAPTER 电流侦测电电流侦测电路路USIO电池存在的侦电池存在的侦测测4.典型充电电路各个功能块典型充电电路各个功能块DEVICE 备妥讯号备妥讯号