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智能充电开关脉冲模式UBA2008


1 概述

飞利浦公司推出的UBA2008芯片是一种用于脉冲模式充电的智能充电开关IC。该器件内部集成了低欧姆阻值的功率开关,可用作单节锂离子电池或3节镍氢电池在预充电模式或快速充电模式下的充电控制。该芯片的电流限制、过压保护、热保护和静电放电(ESD)保护等集成安全机制可确保其安全操作。UBA2008的主要特点如下:

●是一种0.25Ω的低欧姆充电开关,带软开/关切换和可调电流限制;

●带有0.25Ω的反向开关和内部电流限制功能;

●预充电电流为130mA;

●具有电池过压和欠压保护功能;充电器过压保护可到20V的脱扣点,反极性保护可降至-20V;

●带有过热保护功能,内置门限温度为150℃滞后温度为20℃;

●可进行充电器检测和内部电流感测;

●ESD性能符合IEC61000-4-2标准;

●采用3×3mm HVSON10封装,具有优良的热性。


3 工作原理


UBA2008芯片集成了充电开关和数字控制电路,其内部结构如图2所示。

3.1 数字控制

UBA2008的工作状态依赖于三个数字控制信号,

3.2 工作模式

UBA2008的工作模式包括关断(OFF)模式、关闭(SHUTDOWN)模式、慢充和快充电模式、反向模式和反向慢充及快充电模式。

在关断模式下,充电器与电池之间的电流通路完全被断开,IC内部所有电路截止,电池不被加载。当脚REVMOD为低而脚PWMMOD为高,或脚REVMOD为低而脚CHGOK_N为高时,UBA2008进入关断模式。

关闭模式时,脚BAT与脚CHG之间的充电通路将被断开。电路将在以下三种情况下进入关闭状态:第一是在脚BAT上检测到过电压时;第二是在反向模式时,脚BAT上出现欠电压。第三是在芯片过热时。一般情况下,过电压关闭可通过拔出充电器墙上插头来复位。

当输入脚MODE、PWMMOD和REVMOD上的电压为低电平,且充电器输入电压至少是2.5V和VCHG大于VBAT时,电路将进入慢充电模式。此时电池上将施加一个恒定电流。而当BAT脚电压超过最大电池电压或芯片温度过高时,慢充电模式停止。

当脚MODE为高电平而脚PWMMOD及REVMOD为低时,电路进入快速充电模式。此时流过开关的电流可由电流限制电路来进行监视。其限流值可通过脚RLIMF上的外接电阻来调节,范围为50mA~2A。而当BAT脚电压增加到最大电池电压以上或芯片结温太高时,快速充电模式停止。

当脚REVMOD和PWMMODE上的输入信号被拉高时,反向模式开关被触发。通过反向模式开关的电流由电流限制电路监视。当反向模式开关电流超过设定电流限制时,电流限制电路将减小驱动电压,以保持恒流特性。当VBAT小于2.7V时,反向模式自动截止并恢复到关闭模式。

当UBA2008的脚CHG连接到充电器时,反向慢充电模式相当于慢充电模式。而当无充电器出现时,电路则等效于反向模式。

当充电器连接到CHG脚时,反向快速充电模式与快速充电模式相当。而当充电器不出现时,反向快速充电模式等效于反向模式。当电流从充电器流向电池时,电流限制可以通过UBA2008脚RLIMF上的外接电阻来调节,范围为50mA~2A。



2 电路结构及引脚功能

UBA2008采用10引脚HSVON10(SOT650-1)封装,其引脚排列如图1所示。

UBA2008的引脚功能如下:

RLIMF(脚1):该脚连接一只电阻到地,可用作快速充电模式的电流限制。快速充电电流的可调节范围为50mA~2A,具体充电电流可由该脚外部连接的电阻确定;

REVMOD(脚2):反向模式控制数字输入;

VSS(脚3):接地端;

BAT(脚4、5):连接电池;

CHG(脚6、7):这两个引脚可作为充电器输入/反向模式输出引脚;

CHGOK-N(脚8):充电器检测输出。当VCHG小于2.5V时,如果REVOMD为低,则该脚输出高阻抗;而当VCHG小于VBAT时,如果REVMOD为高,则该脚输出也是高阻抗。

PWMMOD(脚9):PWM模式数字输入;

MODE(脚10):充电模式数字输入。



4 应用电路

UBA2008充电开关芯片与PCF50601和主控制器的电路连接如图3所示。UBA2008内部的充电开关与反向开关连接于充电器输入端脚CHG和BAT脚之间,开关的工作状态可由UBA2008的脚2、脚9和脚10上的数字控制输入来决定。这种智能充电开关具有软开关特性。通过UBA2008脚CHG的电流一般不是突然增加到设定值(1A)的,而是呈近似线性关系缓慢增加。

在慢充电和快速充电模式下,电流从充电器流向电池。而在反向模式下,电流则从电池流向充电器。UBA2008脚1上的接地电阻RRLIMF可用于设置快速充电限制电流(50mA~2A)。脚1上的电压VRIMF与通过开关的电流ICHG成正比。