USB鋰離子/聚合物電池充電器解決方案
AAT3681A的封裝尺寸非常小，只有2.0×2.1mm，這使得它非常適合便攜式和超便攜式應用。這一器件是即插即用型充電器設計(ji)師能夠得到(dao)的最理想器件，它可以幫助設計(ji)師節省(sheng)設計(ji)和PCB布板時(shi)間，也有助于將產品(pin)快速推向(xiang)市場。
AnalogicTech可提供專為便攜式和手持式電池供電應用(yong)設(she)計的(de)大量(liang)電源轉換解決方案(an)。一個(ge)成功設(she)計的(de)最重要特征之一是(shi)，器件與目標應用(yong)之間(jian)的(de)匹(pi)配(pei)是(shi)非常完美(mei)的(de)。
就AAT3681A來說，現代便攜式應用的功能正在以一個令人瞠目結舌的速度擴展，所有類型的新功能正被添加進去以滿足市場的要求。因此，提供這一器件的目的是把單節鋰離子電池充電器所需的所有功能全部集成在一起，以及最大程度地減小電路設計師的設計工作量。現在他們可以把精力更多地集中在充電器設計的主要目標上，而(er)不是電池充電器設計的非常深入(ru)的細節上。
AAT3681A Battery Manager是一個高度集成的單節鋰離子/聚合物電池充電器IC，設計(ji)用于從一(yi)個DC電(dian)(dian)(dian)源或USB口進行充電(dian)(dian)(dian)，輸入電(dian)(dian)(dian)壓可(ke)高達(da)7.5V。它(ta)只(zhi)需要(yao)一(yi)個外(wai)部元件就(jiu)能(neng)(neng)實現全部的(de)功能(neng)(neng)。AAT3681A可(ke)精確地為4.2V(或4.375V)鋰離(li)子/聚合物電(dian)(dian)(dian)池組調節電(dian)(dian)(dian)池充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)(dian)流。
當從AC適配器或USB口充電時，高(gao)達(da)300mA的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流可通(tong)過一個(ge)外(wai)部電(dian)(dian)(dian)阻(zu)進行設置。電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)狀態被不間斷地監測，一旦(dan)錯誤情況(kuang)(如過壓(ya)、短路或過熱)發(fa)生，該器件將自動關斷，從(cong)而保護充(chong)電(dian)(dian)(dian)設備、控制系統和(he)處于(yu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)狀態的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。AAT3681A提供一個(ge)狀態監測輸出腳，它通(tong)過直接驅(qu)動一個(ge)外(wai)部LED來指示電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)狀態。
AAT3681A采用節(jie)省空(kong)間的(de)8腳無鉛耐熱SC70JW封裝，占板面積只有2.0×2.1mm，工作溫度(du)范(fan)圍為-40℃到+85℃。
最近發布的AAT3681A是一個單(dan)節電(dian)池(chi)充電(dian)器，它適(shi)合(he)(he)很多的應用(yong)，包括：1)藍牙(ya)耳(er)機(ji)(ji)；2)DECT耳(er)機(ji)(ji)；3)數碼相機(ji)(ji)；4)MP3便攜式音(yin)樂(le)播放機(ji)(ji)、PMP；5)腕(wan)表；6)其它鋰離(li)子/聚合(he)(he)物(wu)電(dian)池(chi)供電(dian)設備。
盡管該器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)設(she)計目的(de)(de)(de)是為(wei)了讓充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)設(she)計變得(de)非常快速(su)、簡單和容易，但它集成了很多特性(xing)來幫助優化電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)性(xing)能(neng)和PCB布板面積。下面是這些特性(xing)和功(gong)能(neng)的(de)(de)(de)一部分：1)USB或AC適配器(qi)(qi)系統電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)；2)15mA到300mA的(de)(de)(de)可(ke)編程(cheng)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)；3)4.0V到7.5V的(de)(de)(de)輸入電(dian)(dian)(dian)壓范圍；4)與內部充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)高度(du)集成；5)反向阻塞(sai)二(er)極(ji)管；6)自(zi)動(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)感應；7)自(zi)動(dong)(dong)再充(chong)(chong)(chong)定(ding)序；8)充(chong)(chong)(chong)滿電(dian)(dian)(dian)自(zi)動(dong)(dong)關(guan)斷(duan)/睡眠模(mo)式/充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)終結；9)關(guan)機電(dian)(dian)(dian)流(liu)小于(yu)1uA；10)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)預充(chong)(chong)(chong)、過壓和緊急過熱(re)保護(hu)狀態下的(de)(de)(de)自(zi)動(dong)(dong)涓流(liu)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)；11)上電(dian)(dian)(dian)復位(wei)和軟啟(qi)動(dong)(dong)；12)LED狀態引腳；13)8腳2.0×2.1mm SC70JW封裝。
模塊描述
單節鋰離子/聚合物電池正在變成便攜式和超便攜式應用的主要選擇。針對這一終端市場而開發的AAT3681A是一個高性能的電池充電器，設計用于從一個外部電源以高達300mA的電流對單節鋰離子/聚合物電池進行充電。這一充電電流可使用一個外部電阻在15mA到300mA的很寬范圍內進行定制。這就允許適配器/USB口在不同的應用中執行快速充電。它是一個獨立的充電解決方案，只需要一個外部元件就可以實現全部功能。這一器件可精確地為4.2V鋰離子/聚合物電池組調節電池充電電壓和電流。
圖(tu)1：(a) 典型應用框圖(tu)；(b) 功能(neng)框圖(tu)和引腳排列。
該器(qi)件(jian)的(de)額定工作(zuo)溫度(du)范圍(wei)為-40℃到+85℃。在某一給定的(de)恒(heng)流充電(dian)水平下，當工作(zuo)環境溫度(du)超(chao)出了(le)該器(qi)件(jian)封裝的(de)功耗能力(li)時，其充電(dian)控制(zhi)將進入熱限制(zhi)狀態(tai)。
該器件提供(gong)一個狀態(tai)監測輸出引腳，它可直接驅動一個外部LED來(lai)指示電池充電狀態(tai)。器件結溫和充電狀態(tai)被充分監測，以(yi)防錯誤狀況發(fa)生(sheng)。
AAT3681A實現(xian)了一個(ge)完(wan)整的保護系統。在過壓或過溫錯(cuo)誤狀態發生(sheng)時，該器件(jian)將自動(dong)關(guan)斷，以保護充(chong)(chong)電設備、控制系統和充(chong)(chong)電狀態下的電池(chi)。
充電操作
AAT3681A具有(you)針(zhen)對整個電(dian)池充電(dian)周期的四種(zhong)基本充電(dian)模式：預充/涓流(liu)充電(dian)、恒(heng)流(liu)/快速(su)充電(dian)、恒(heng)壓充電(dian)和充電(dian)終結。
電池預充
在充(chong)電(dian)(dian)開(kai)始(shi)前，為了(le)確保一個安全的(de)充(chong)電(dian)(dian)環(huan)境(jing)，AAT3681A會檢(jian)查幾個條(tiao)件(jian)(jian)。輸(shu)入電(dian)(dian)源(yuan)必(bi)須超過最小工作電(dian)(dian)壓或欠(qian)壓鎖(suo)定(ding)閾(yu)值，才能啟動充(chong)電(dian)(dian)順序。當(dang)這(zhe)些條(tiao)件(jian)(jian)都已得到滿足且(qie)電(dian)(dian)池(chi)連接到BAT引腳，AAT3681A就(jiu)檢(jian)查電(dian)(dian)池(chi)的(de)狀態。如果電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓低于預(yu)充(chong)電(dian)(dian)壓閾(yu)值，充(chong)電(dian)(dian)控制電(dian)(dian)路就(jiu)開(kai)始(shi)對電(dian)(dian)池(chi)進行預(yu)充(chong)。電(dian)(dian)池(chi)預(yu)充(chong)涓流(liu)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)是(shi)快速(su)充(chong)電(dian)(dian)恒流(liu)的(de)十分之(zhi)一。
例如，如果可編程快速充電電流是300mA，那么預充電流就是30mA。電池單元預充是針對深度放電電池單元的一種安全預防措施，它也有助于限制導通晶體管上的功耗，因為此時該器件上的電壓差是最大的。恒流充電電池單元預充一直持續到BAT引腳上的電壓超出預充電壓閾值。到達此點后，該器件開始恒流充電階段。恒流充電幅值由用戶通過設置電阻進行編程。AAT3681A一直保持恒流充電模式，一直到電池到達電壓調節點。
恒壓充電
在(zai)恒流快速充電(dian)(dian)階段，當電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓(ya)到達輸出充電(dian)(dian)調節(jie)閾值時(shi)，系統就進入(ru)恒壓(ya)充電(dian)(dian)模(mo)式(shi)。調節(jie)電(dian)(dian)壓(ya)水平在(zai)出廠時(shi)設(she)置(zhi)為(wei)4.2V(±0.5%)。恒壓(ya)模(mo)式(shi)下的充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流掉下來，因為(wei)充電(dian)(dian)中的電(dian)(dian)池單元(yuan)快到達其最大容量。
充(chong)(chong)電周期終結和(he)再充(chong)(chong)電順(shun)序
在恒(heng)壓模式下，當充(chong)電(dian)電(dian)流掉(diao)到(dao)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)電(dian)流的10%時(shi)，該器(qi)件(jian)就終止(zhi)充(chong)電(dian)，并進入睡(shui)眠(mian)狀態。充(chong)電(dian)器(qi)將保持睡(shui)眠(mian)狀態，直到(dao)電(dian)池電(dian)壓降到(dao)電(dian)池再(zai)充(chong)電(dian)壓閾值以下。
由于在(zai)睡(shui)眠(mian)狀態(tai)下消耗非常低的(de)電(dian)(dian)流，因此AAT3681A在(zai)不充電(dian)(dian)時(shi)可(ke)將電(dian)(dian)池(chi)泄露降到(dao)最低。這一特性對這樣一些(xie)應用(yong)來(lai)說特別有(you)用(yong)，其輸入(ru)電(dian)(dian)源(yuan)水(shui)平(ping)可(ke)能低于充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)水(shui)平(ping)或(huo)欠壓鎖定水(shui)平(ping)。在(zai)這些(xie)情況下，當AAT3681A輸入(ru)電(dian)(dian)壓下降時(shi)，該(gai)器(qi)件將進(jin)入(ru)睡(shui)眠(mian)狀態(tai)，一旦輸入(ru)電(dian)(dian)源(yuan)從(cong)錯誤狀態(tai)下恢復(fu)(fu)過來(lai)，它(ta)再自(zi)動恢復(fu)(fu)充電(dian)(dian)。
散熱考慮
AAT3681A采用(yong)SC70JW-8封裝，它能夠(gou)散(san)發(fa)高達687mW的功率，當它被正確(que)地安(an)裝在PCB板上時(shi)，并具有(you)最(zui)大(da)160℃/W的熱阻。在設計(ji)PCB和安(an)排該充(chong)電器(qi)IC與(yu)某一特定(ding)應用(yong)設計(ji)中的其它散(san)熱器(qi)件的位置(zhi)時(shi)，有(you)許多(duo)因素應當加(jia)以考慮(lv)。
該充電器IC的環境(jing)溫度也將對電池充電應用(yong)的熱限(xian)(xian)制(zhi)有影響。在某一特定環境(jing)條件下，可(ke)以期望(wang)的最大限(xian)(xian)制(zhi)可(ke)通過以下討論估計(ji)出來(lai)。
首先，某一特定環境下的最大功耗可通過下式計算出來：
其中：
PD(MAX) = 最大功耗(W)
θJA = 封裝熱阻(zu)(℃/W)
TJ(MAX) = 最大器件(jian)結溫(wen)(℃) [135℃]
TA = 環境(jing)溫度(du)(℃)
其次，功耗可通過下式計算出來：
其中：
PD = 器件(jian)的總(zong)功耗
VIN = 輸(shu)入(ru)電壓
VBAT = BAT引(yin)腳上(shang)的電(dian)池(chi)電(dian)壓
ICH = 針對(dui)某(mou)應(ying)用編程的恒定(ding)充電(dian)電(dian)流
IOP = 在正常工(gong)作狀態下充電(dian)器IC消耗的(de)靜態電(dian)流(liu)[0.5mA]
通過替代，我們可以推導出在到達熱限制條件(熱循環)前的最大充電電流。該最大充電電流是設計電池充電器應用時的關鍵因素。
總之(zhi)，最壞的(de)情(qing)況是充(chong)電(dian)(dian)器IC上的(de)最大電(dian)(dian)壓(ya)降，此(ci)時，電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓(ya)被充(chong)電(dian)(dian)到預充(chong)電(dian)(dian)壓(ya)閾(yu)值。
保護(hu)電路；過壓保護(hu)
一(yi)個過壓(ya)事(shi)件(jian)(jian)(jian)的(de)定義(yi)為(wei)：BAT引腳(jiao)上的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)超過最大電(dian)(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，并(bing)被設定在(zai)過壓(ya)保護(hu)閾值。如果(guo)一(yi)個過壓(ya)事(shi)件(jian)(jian)(jian)發(fa)生，AAT3681A充(chong)電(dian)(dian)(dian)控制電(dian)(dian)(dian)路(lu)將關斷該器件(jian)(jian)(jian)，直到(dao)BAT引腳(jiao)上的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)掉到(dao)OVP電(dian)(dian)(dian)壓(ya)水(shui)平以(yi)下。AAT3681A在(zai)過壓(ya)狀態消除(chu)后，再恢復正常的(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)操(cao)作。
保護電路；過熱關(guan)斷
AAT3681A有一(yi)個熱保護控(kong)制電(dian)(dian)路，一(yi)旦內部裸片(pian)溫度(du)超過預置的熱限制閾值，它就關斷(duan)充電(dian)(dian)功能。一(yi)旦內部裸片(pian)溫度(du)掉(diao)到熱限制以下，就自動恢復到以前的正常充電(dian)(dian)狀態。
充電電流的可編程性
用戶可借助一(yi)個放在ISET引腳與地之(zhi)間的(de)設(she)(she)置(zhi)電(dian)(dian)阻(zu)編程(cheng)設(she)(she)定恒(heng)流充(chong)(chong)電(dian)(dian)水平。快速充(chong)(chong)電(dian)(dian)精度(du)和預(yu)充(chong)(chong)涓流充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流，由使用的(de)設(she)(she)置(zhi)電(dian)(dian)阻(zu)的(de)容差決定。因此，推(tui)薦(jian)采用1%容差的(de)金(jin)屬薄膜電(dian)(dian)阻(zu)。快速充(chong)(chong)電(dian)(dian)恒(heng)流電(dian)(dian)流范圍從15mA到300mA。
AAT3681A可以即插即用方(fang)式提供電池充電器(qi)全部(bu)功能。它(ta)只需要一個外(wai)部(bu)元件(jian)就可以進(jin)行(xing)全部(bu)操(cao)作。該器(qi)件(jian)可提供極出的(de)性價比。2mm×2.1mm的(de)小(xiao)占(zhan)板面積可節省PCB空間。該器(qi)件(jian)適合(he)各(ge)種不(bu)同應用，從藍牙耳機(ji)、MP3播放(fang)器(qi)到腕表。AAT3681A是AnalogicTech公司(si)不(bu)同復雜度(du)和類(lei)別產品大家庭(ting)的(de)最(zui)新(xin)成(cheng)員。