同步开关锂离子-锂聚合物电池充电器参考设计

锂电池是目前最为常用的可充电电池之一，其具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点，因此在移动电子设备、电动车辆和储能系统中广泛应用。

充电器是锂电池应用中不可或缺的设备，负责为锂电池提供合适的充电电流和电压，确保锂电池的安全充电和寿命。

本文将介绍锂电池充电器的方案，主要从充电器的工作原理、充电器的主要类型、充电器的设计要点和锂电池充电器市场的发展趋势等方面展开。

一、锂电池充电器的工作原理锂电池充电器的工作原理基于恒流充电和恒压充电两种工作模式。

在恒流充电模式下，充电器通过输出稳定的电流来充电锂电池，直到电池的电压达到预设的充电终止电压。

而在恒压充电模式下，充电器保持输出恒定的电压，直到电池的充电电流衰减到预设的充电终止电流。

通常，在锂电池的初期阶段采用恒流充电模式，然后转变为恒压充电模式。

二、锂电池充电器的主要类型根据充电方式的不同，锂电池充电器可以分为慢充器、快速充电器和智能充电器。

1.慢充器慢充器主要用于对锂电池进行低电流充电，具有充电速度较慢但对电池寿命的影响较小的特点。

慢充器主要适用于低功率应用场景，如手持设备和小型电子产品充电等。

2.快速充电器快速充电器是为了满足用户对充电速度的要求而设计的，能够以更高的电流充电锂电池。

快速充电器主要适用于大功率应用场景，如电动车辆和储能系统等。

3.智能充电器智能充电器结合了慢充器和快速充电器的优点，具有多种充电模式和可变充电电流的功能。

智能充电器能够根据不同的电池类型和充电需求进行智能识别和调整，提供最佳的充电方案，并能够监测电池的充电状态和保护电池的安全。

三、锂电池充电器的设计要点1.充电电流和电压控制在设计锂电池充电器时，需要考虑合适的充电电流和电压。

充电电流过大会导致电池的温度升高和寿命缩短，而充电电流过小则会延长充电时间。

充电电压过高或过低都对电池的安全和寿命产生影响。

因此，充电器需要具备恒流恒压控制功能，通过负反馈控制回路来调节充电电流和电压。

11.1V锂电池充电器设计【摘要】本文介绍了锂电池充电的控制方法，讨论了充电器的电路结构和软件设计思想。

该设计以ATmega8作为控制核心，对充电过程进行全面管理，通过对充电电流、电压的自动检测与调整，完成对不同充电阶段的精确控制及充满后的自动停充，实现了智能化充电。

【关键词】锂电池充电器；ATmega8；脉宽调制1.引言11.1V锂电池常用于涵道机、固定翼、直升机等航模中，具有放电稳定，工作温度宽；允许较大的充电电流、充电速度快，仅需1～2个小时就可以充满；无记忆效应；自放电率低，储存寿命长；能量高、储存能量密度大；输出电压高（单节锂电池的额定电压一般为3.6V，而单节镍氢和镍镉电池的电压只有1.2V）等优点。

但锂电池在使用过程中也存在娇气的一面。

在对锂电池进行充电时要防止过度充电，如果充电电压高于规定电压或充电电流大于规定电流，就会损坏锂电池或者使之报废。

在过充电的情况下，能量过剩锂电池温度上升，电解液将分解产生气体，使之内压上升而导致自燃或破裂的危险。

通常单节锂电池的终止充电电压为4.2V，精度控制在±1%之内，充电电流不大于1C（C代表充放电速率，1C代表电池正好在1小时内，充满电或放完电所要求的速率）。

锂电池在使用时也要防止过度放电，过度放电会导致电池特性及耐久性变差，可充电次数降低。

通常要求放电电流不大于2C，终止放电电压控制在2.4～2.7V左右。

2.锂电池的充电方法锂电池在充电过程中需要控制它的充电电压和充电电流并精确测量电池电压，根据锂电池电压将充电过程分为四个阶段。

每个阶段的需要用不同的电压和电流进行充电，下面以单节锂电池为例分别说明每个阶段的状态。

阶段一为预充电，先用0.1C的小电流对锂电池进行预充电，当电池电压≥2.5V时转到下一阶段。

阶段二为恒流充电，用1C的恒定电流对锂电池快速充电，点电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。

阶段三为恒压充电，逐渐减小充电电流，保证电池电压恒定=4.2V，当充电电流≤0.1C时转到下一阶段。

摘要本設計以單片機為控制核心，系統由指示燈電路、電源電壓與環境溫度採樣電路、精確基準電壓產生電路和開關控制電路組成。

實現了電池充電、LED指示、保護機制及異常處理等充電器所需要的基本功能。

本文對鋰離子電池的參數特性、充電原理與充電方法進行了詳盡的描述，並提出了充電器的設計思想和系統結構。

該電路具有安全快速充電功能，可以廣泛應用於室內外單節鋰離子電池的充電，如手機、數碼產品電池等。

關鍵字：鋰離子電池，充電器，硬體電路，軟體設計The design of charger about lithium-batteryAbstractThis design uses SCM system for the control of core, it includes the pilot lamp circuit on system, sampling circuit about voltage and temperature, the causes about standard voltage and switch controls. The circuit achieves charging battery, LED instructions, the protection mechanism and exception handling, and other functions. This paper introduces the following things: parameters of lithium-battery, principles and methods on charge, design thinkings and system structure about charger, and it describes the functional mode of the charger in detail,moreover it proposes the thinking of plan and structure of a system.The circuit which be planed have functions of safety,rapid and so on. It can use in the charge of Lithium-ion battery that is only far-ranging,such as the battery of cellphone,digital product and so on.Key words: Lithium-ion battery, Charger, Hardware circuit, Software design目錄1 引言 (2)1.1 课题研究背景 (2)1.2充电器功能描述 (3)2 系统设计框架与技术参数 (4)2.1 系统设计框架 (4)2.2 锂离子电池特性 (5)2.2.1 锂离子电池参数特性 (5)2.2.2 锂离子电池的放电特性 (6)2.2.3 锂离子电池的充电特性 (7)2.3 锂电池充电方法 (8)2.3.1 恒流充电（CC） (8)2.3.2恒压充电（CV） (8)2.3.3 恒流恒压充电（CC/CV） (9)2.3.4 脉冲充电 (9)2.4 系统技术参数 (10)3 充电器硬件设计 (11)3.1 系统指示灯电路 (12)3.2 电源电压与环境温度采样电路 (12)3.3 精确基准电源产生电路 (13)3.4 开关控制电路 (14)4 充电器软件设计 (15)4.1 系统软件总体设计思路 (15)4.2 系统主流程 (15)4.3 充电流程设计 (17)4.4 程序设计 (19)5 总结 (19)致谢 (19)参考文献 (20)附录一系统整体电路图 (22)附录二程序清单 (23)1 引言1.1 課題研究背景近年來，各種攜帶式的電子產品成為市場上的熱門，如手機、數位相機、個人數字助理（PDA）、筆記型電腦等3C (Computer, Communication,Consumer Electronics)等等產品均朝向無線化、可攜帶化方向發展，對於產品的各項高性能元件也往「輕、薄、短、小」的目標邁進，因此對於體積小、重量輕、能量密度高的二次電池需求相當迫切。

关于锂离子电池充电器的设计参考携带型电子产品皆以电池作为电源。

随着携带型产品的迅速发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。

除大家较熟悉的碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来成为主流的锂离子电池。

这里会介绍有关锂离电池的相关知识，包括它的特性、主要参数、应用范围，最后并提供锂离子电池充电线路的设计参考。

锂离子电池发展与应用锂离子电池是目前应用最为广泛的可再次充电式电池，它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，可以单节电池使用于低功率应用，也可以将多节电池进行串并联组合得到更高电压与容量，用于电动工具与笔记型电脑。

锂离子电池中的电解液可以是凝胶体、聚合物（锂离子/锂聚合物电池）、或凝胶体与聚合物的混合物。

因为目前尚未发现能够在室温条件下有效运送锂离子的聚合物，所以大多数的锂离子/ 锂聚合物电池实际上是结合凝胶体和聚合物的混合型电池。

锂离子电池有别于一般的化学电池，其充放电工作过程是通过电池正负极中锂离子的嵌入和脱嵌来实现的，当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液移动到负极。

而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样，当对电池进行放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又移动回正极。

回正极的锂离子越多，放电容量越高。

我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

在充放电过程中，锂离子处于从正极-负极-正极的运动状态。

由于锂离子电池中使用的是离子状态的锂而非金属锂，危险性低，安全性高。

电池特性电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。

电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力（化学力）所做的功。

电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。

电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常用安培小时作单位。

在电池反应中，每公斤反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。

锂离子电池智能充电器硬件的设计锂离子电池具有较高的能量分量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，用法寿命长，价格也越来越低。

一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。

利用C8051F310设计的智能充电器，具有较高的测量精度，可很好的控制充电的大小，适时的调节，并可按照充电的状态推断充电的时光，准时终止充电，以避开电池的过充。

本文研究用法C8051F310器件设计锂离子电池充电器的。

利用脉宽调制产生可用软件控制的充电电源，以适应不同阶段的充电电流的要求。

温度对电池温度举行监测，并通过AD转换和相关计算检测电池充电和电流，以推断电池到达哪个阶段。

使电池具有更长的用法寿命，更有效的充电办法。

设计过程1 充电原理电池的特性唯一地打算其平安性能和充电的效率。

电池的最佳充电办法是由电池的化学成分打算的（锂离子、镍氢、镍镉还是SLA电池等）。

尽管如此，大多数充电计划都包含下面的三个阶段：●低电流调整阶段●恒流阶段●恒压阶段/充电终止全部电池都是通过向自身传输电能的办法举行充电的，一节电池的最大充电电流取决于电池的额定容量（C）例如，一节容量为1000mAh的电池在充电电流为1000mA时，可以充电1C(电池容量的1倍)也可以用1/50C(20mA)或更低的电流给电池充电。

尽管如此，这只是一个一般的低电流充电方式，不适用于要求短充电时光的迅速充电计划。

现在用法的大多数充电器在给电池充电时都是既用法低电流充电方式又用法额定充电电流的办法，即容积充电，低充电电流通常用法在充电的初始阶段。

在这一阶段，需要将会导致充电过程终止的芯片初期的自热效应减小到最低程度，容积充电通常用在充电的中级阶段，电第1页共5页。

锂电池充电器的设计摘要锂离子电池由于能量密度高和长循环寿命等优点，在便携式设备中得到了广泛的应用。

充电管理是锂电池管理的重要组成部分，安全、可靠、快速、高效的锂电池充电器对锂电池的性能及应用起着至关重要的作用。

本文从锂电池的结构原理着手，通过对锂电池性能及常用充电方法的研究，分析了充电过程及充电方法对锂电池性能的影响，并在此基础上设计了一款智能锂离子的充电器。

此充电器可对目前市场上具有的各种型号和容量的锂电池进行快速安全的充电。

采用这种方案进行锂电池充电器的开发具有成本廉价和易于编程升级的优点，有着广阔的市场前景。

在硬件方面，完成了单片机系统的设计，包括系统电压、电流、温度的采样及功能按键等。

软件方面，采用模块化的程序设计，介绍了模块划分和各模块的功能，实现的具体算法，给出了流程图，并根据系统工作需求进行了低功耗和软件抗干扰设计，确保了系统运行的可靠稳定性。

本设计提高了充电器智能化水平，更精确的实现充电过程控制，保护电池，延长电池寿命。

关键词：ADC（模数转换）；PWM（脉宽调制）；C8051F300 单片机The design of lithium battery chargerAbstractLithium battery is being widely used in the suitable selection for portable application for their high energy density and long life. Charging management is the essential part in battery management. Safe, reliable, fast and high efficient charger guarantees good performance and application of the battery.The structure, performance and charging method of Lithium battery is studied in this thesis. And different impacts on the performance of battery via different charging ways and process are analyzed in detail, based on which, an intelligent charger for Lithium battery is designed.The charger can charge all kinds of lithium batteries quickly and safely. Exploiting the charger of lithium batteries this way has the advantage of low cost and easy to upgrade in programming, which has a vast market prospect.In hardware，the thesis achieves the hardware detail circuit including the MCU system，voltage，current，temperature sampling circuit and key-press. In software, the design adopts modular procedures，which analysis the plotting and function of each module，and the specific way of realization，are introduced. According to the work demands of the system，low power consumption and software anti-interference are designed，which in sure the safety and reliability of the system. The design can improves the intellectualization level of the battery charger, realize the control to the charge process more precisely, and lengthens the battery life.Key Words:ADC; PWM; C8051F300目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2锂离子电池的工作原理 (2)1.3锂离子电池的电特性及充电方式 (3)1.3.1 锂离子电池的充放电特性 (3)1.3.2 锂电池的充电方法 (4)1.4课题意义 (7)第二章系统的硬件设计 (8)2.1系统的整体设计方案 (8)2.2充电电路的设计与实现 (10)2.2.1 单片机选型 (10)2.2.2 电源模块的设计 (11)2.2.3 单片机外围电路的设计 (12)2.2.4 快速转换器的设计 (13)2.2.5 快速调节器操作 (14)2.2.6 选择快速转换器的电感 (15)2.2.7 JTAG口设计 (15)2.3锂离子电池的充电过程 (17)2.4充电过程参数控制 (18)第三章PCB板布线 (20)第四章系统的软件设计 (22)4.1系统软件设计的组成部分 (22)4.1.1 主程序 (22)4.1.2 校准ADC子程序 (24)4.1.3 监测电池子程序 (25)4.1.4 快速充电子程序 (26)4.1.5 低电流充电子程序 (27)4.1.6 关闭PWM子程序 (28)4.1.7 测量子程序 (28)4.1.8 调节电压子程序 (29)4.1.9 调节电流子程序 (30)4.1.10 中断服务程序 (31)4.2系统软件调试 (32)第五章结论 (34)参考文献 (35)附录A 锂电池充电器原理图 (36)附录B 锂电池充电器的PCB板 (37)附录C 锂电池充电器程序设计 (38)致谢 (58)第一章绪论1.1 课题背景随着信息技术的迅猛发展，信息化正以不可思议的速度渗透到各个领域，电池作为一项传统产业，正经历着前所未有的变革，特别是在通信、动力及军用领域，对电池均有新的要求，为了满足市场的需求，智能电池应运而生。

锂离子/聚合物电池的3个主要充电方案锂离子/聚合物电池的充电方案对于不同数量的电芯、电芯配置以及电源类型还是不同的。

线性，Buck(降压)开关和SEPIC(升压与降压)开关。

1、线性方案当充电器输入电压大于全充满电芯加上充足净空之后的开路电压时，最好用线性方案，特别是1.0C快速充电电流不比1A大太多时。

咧：MP3播放器通常只有一个电芯，容量从700到1500mAh不等，满充开路电压是4.2V。

MP3播放机的电源通常是AC/DC适配器或者是USB接口，其输出是规则的5V；这时，线性方案的充电器就是最简单、最有效率的方案。

线性方案的充电器应用例举-双输入Li+充电器及智能电源选择器MAX8677A MAX8677A是双输入USB/AC适配器线性充电器，内置Smart Power Selector，用于由可充电单节Li+电池供电的便携式设备。

该充电器集成了电池和外部电源充电和切换负载所需的全部功率开关，因此无需外部MOSFET。

MAX8677A理想用于便携式设备，例如智能手机、PDA、便携式多媒体播放器、GPS导航设备、数码相机、以及数码摄像机。

MAX8677A可以工作于独立的USB和AC适配器电源输入下或两个输入中的任意一个输入下。

当连接外部电源时，智能电源选择器允许系统不连接电池或可以与深度放电电池连接。

智能电源选择器自动将电池切换到系统负载，使用系统未利用的输入电源部分为电池充电，充分利用有限的USB和适配器输入电源。

所有需要的电流检测电路，包括集成的功率开关，均集成于片上。

DC输入电流限最高可调节至2A，而DC和USB输入均可支持100mA、500mA和US B挂起模式。

充电电流可调节至高达1.5A，从而支持宽范围的电池容性。

MAX8677A的其他特性包括热调节、过压保护、充电状态和故障输出、电源好监视、电池热敏电阻监视、以及充电定时器。

MA X8677A采用节省空间的、热增强型、4mm×4mm、24引脚的T QFN封装，规定工作于扩展级温度范围(-40～+85℃)。

适用于全球交流电源的单节锂离子电池充电器设计图1：通用输入沟通电压的离线式Li+电池充电器。

图1所示充电器无需微处理器干预，输入电源可以采纳全球范围的任何沟通电源，省去了大体积60Hz，而且可提供单节Li+电池所要求的精确的充电电压和电流。

充电器IC(U4)集成了全面的庇护功能(电压、电流和自庇护)，确保Li+电池的平安充电。

假设Li+电池带有过流、过压和过热庇护，这些庇护特性在电池包里是必须的，由于充电期间一旦电路浮现故障，Li+电池将存在很大的危急性，过流、过压或温度过高都有可能造成Li+电池爆炸。

电路描述图1包括两颗主器件(U1和U4)、精密基准(U3)和光耦(U2)。

U1是离线式开关控制器，协作隔离变压器、光耦和基准产生隔离的稳压直流输出。

直流电压供应电池充电器(U4)，U4提供电流限制、电压调整、电池充电和充电指示等功能。

本计划中，U4是一款容易的线性充电器，内置调节管，结合其热控制环路提供迅速充电。

MAX5022的特性U1(MAX5022)在宽输入范围的应用中很简单设计，本文所提供的计划要求能够满足全球各地的沟通电源规格，这里假设通用的输入电源电压范围为85V AC至265V AC。

MAX5022的输入范围指标以及评估板电路的输入范围恰好满足这一需求。

对于图1所示充电器的电源端MAX5022评估板不需要作任何修改，隔离端只需对评估板的值稍作修改。

对于更大功率的应用，只需选取功率较大的开关管和能够处理更大功率的变压器即可。

图1所示电路要求充电电流为780mA，最大电池电压为4.2V。

对充电电源的要求与MAX5022评估板所提供的输出相吻合：[email=5V@1A]5V@1A[/email]，因此，不需要更换评估板的晶体管和变压器。

U4采纳SOT23封装，所以，充电器的尺寸在很大程度上取决于应用对充电电源的需求。

变压器是电路中尺寸最大的元件，因为开关控制器的工作频率大于250kHz，允许系统选用小尺寸的变压器。

开关型锂电充电IC开关型2/3/4节锂离⼦/锂聚合物充电管理芯⽚1、HB6295功能简述1.1、特性●适⽤于2、3、4节锂离⼦/锂聚合物⾼效率充电器设计● 0.5％的充电电压控制精度●恒压充电电压值可通过外接电阻微调●智能电池检测●外置功率MOSFET●开关频率400KHz●可编程充电电流控制，最⼤充电电流可达4A●输⼊最⼤电流限制● 98%最⼤Duty●防反向保护电路可防⽌电池电流倒灌● NTC 热敏接⼝监测电池温度● LED充电状态指⽰●输⼊管脚最⼤耐压28V●⼯作环境温度范围：-20℃～70℃● QFN-24封装形式1.2、应⽤●⼿持设备，包括医疗⼿持设备● Portable-DVD、PDA、移动蜂窝电话及智能⼿机●笔记本电脑●⾃充电电池组●独⽴充电器1.3、概述HB6295为开关型2、3、4节锂离⼦/锂聚合物电池充电管理芯⽚，⾮常适合于便携式设备的充电管理应⽤。

HB6295外置功率MOSFET、⾼精度电压和电流调节器、预充、充电状态指⽰和充电截⽌等功能于⼀体，采⽤QFN-24封装形式。

HB6295对电池充电分为三个阶段：预充（Pre-charge）、恒流（CC/Constant Current）、恒压（CV/Constant Voltage）过程，恒流充电电流通过外部电阻决定，最⼤充电电流为4A. HB6295 集成最⼤输⼊电流限制、短路保护，确保充电芯⽚安全⼯作.HB6295集成NTC热敏电阻接⼝，可以采集、处理电池的温度信息，保证充电电池的安全⼯作.2、HB6295应⽤电路图2.1、HB6295应⽤⽰意图3、管脚定义图3.1.1、HB6295管脚分布图表3.1.1、HB6295管脚描述序号符号I/O 描述1 CELL I 充电电池节数调整2 REF42 O 参考电平3 ISETIN I 充电电流调整，利⽤电阻分压使输⼊电压在0到4.2v之间，对充电电流进⾏调整4 AGND I 模拟地5 CS I 电流检测正端输⼊6 BATT I 电池电压检测，电流检测负端输⼊7 VTRIM I 恒压充电电压微调8 CSAV O 平均充电电流检测9 CCI O 充电电流调整环路补偿管脚10 CCS O 输⼊电流调整环路补偿管脚11 CCV O 电压调整环补偿管脚12 THM I 电池温度检测输⼊管脚13 SLEEP O 输⼊电压低于电池电压，输出⾼阻14&15 STAT1 O (STAT1)绿(STAT2)红描述STAT2 O 灭灭没有充电或者⽆电池灭亮正在充电亮灭充电完成灭脉冲1(0.5Hz) 故障状态灭脉冲2(2.0Hz) 电池温度异常16 TIMER O 外接电容到地，对充电时间进⾏控制17 PGND I 功率地18 DLO O 同步整流管驱动19 DHI O ⾼端PMOS管驱动20 DCIN-6 O DHI驱动低电平，⽐输⼊电压低6v，对PMOS管栅极电压进⾏限制21 CSSN I 输⼊电流检测负端输⼊22 CSSP I 输⼊电流检测正端输⼊23 DCIN I 电源输⼊24 V55 O 外接稳压电容，内部逻辑电源5、HB6295电⽓特性和推荐⼯作条件表5.1.1、HB6295推荐⼯作条件参数最⼩值典型值最⼤值单位备注电源电压9 12 28 V /环境温度-20 70 ℃/6、HB6295性能参数表6.1.1、HB6295性能参数(Ta=25℃)参数符号测试条件最⼩典型最⼤单位输⼊电流DCIN供电电流I DCIN 5 mASLEEP模式电流I SLPV I(BAT)=8.4V 15uA V I(BAT)=12.6V 30V I(BAT)=16.8V 45电压调整输出电压V OREG/ 4.2 V/cell 输出电压精度-0.5% +0.5%充电电流恒流充电电流I CHG200 2000 mA 检流电阻R SNS两端电压V IREG V ISETIN=4.2V 200 mV 预充电电流预充电转快速充电阈值电压V LOWV 2节电池 6 V 3节电池94节电池12 V预充电电流范围I PRECHG40 400 mA 充电截⽌电流充电截⽌电流范围I TERM25 250 mA 截⽌电流系数I TERM/I CHG1/8 mV 再充电电压再充电阈值电压V RCH 4.1 V/cell TIMER输⼊TIMER系数K TIMER 4.66 H/10nF C TIMER电容C TIMER10 nF PWM振荡频率400 KHz 最⼤占空⽐D MAX98％最⼩占空⽐D MIN1％电池检测时间错误时的电池检测电流I DETECT 5 mA 放电电流I DISCHARG 1 mA 放电时间T DISCHARG 1 S唤醒电流I WAKE 5 mA 唤醒时间T WAKE0.5 S保护过压保护阈值117 ％V OREG 电流限值 3.5 A短路电压阈值 2 V/cell 短路电流30 mA7、⼯作流程图YesNoNoPORVCC>VBAT 任何时候都检测停⽌充电；使能IDISCHG2,时间为tDISCHG2指⽰正在充电CC/CV 预充电I PRECHAG指⽰正在充电睡眠模式睡眠模式指⽰两灯都不亮检测电池温度是否超过52度？VBATYesYesYesYesYesYesNoNoYesNoNoNoNoNoYesNoNoYes电池检测检测电池是否在？指⽰电池不在NoYes启动预充电时间计数检测电池温度是否超过52度？暂停充电指⽰电池温度过⾼暂停充电暂停充电指⽰电池温度过⾼暂停充电检测电池温度是否超过52度？VBAT指⽰正在充电检测电池温度是否超过52度？检测电池温度是否超过52度？暂停充电指⽰电池温度过⾼暂停充电VBAT启动快速充电时间计数快速充电时间是否到？预充电时间是否到？NoYes错误状态使能I DETECT 指⽰错误状态VBAT>V RCHVBAT>V RCH取消I DETECT 指⽰错误状态充电完成指⽰充电结束电池移除指⽰电池不在错误状态指⽰错误状态置换电池？VBATYesNoYesNoYesNoVBATYesNo图7.1、充电流程图8、HB6295功能描述8.1、锂电池充电介绍图8.1、锂电池充电曲线⽰意图锂电池充电过程主要分为三个阶段：预充、恒流充电和恒压充电.当电池电压过低，需要⼩电流对电池进⾏唤醒充电，恢复深度放电的电池，即电池预充电阶段.恒流充电阶段充电电流保持恒定，同时电池电压不断上升.当电池电压达到⼀定设定的恒压值时进⼊恒压充电阶段，此时充电电流不断下降，直到电流⼩到充电截⾄电流时停⽌充电，在这个过程中电压会略有上升.8.2、预充电电流上电后，如果电池电压低于V LOWV 阈值电压，HB6295启动⼀个预充电过程对电池充电，预充电电流为I PRECHG .预充电时间（t PRECHG ）为总充电时间的1/8.当TTC 接地时，总的充电时间没有限制，预充电时间T PRECHG 固定为40分钟.如果充电时间超过T PRECHG ，电池电压仍低于V LOWV，HB6295停⽌充电并指⽰错误，引脚RED 输出⼀个频率为0.5Hz 的脉冲.上电复位和更换电池都将能退出错误状态. 预充电电流为恒流充电电流的1/5.8.3、恒流充电电流设定电池充电的电流值I CHG ，由外部电流检测电阻R SNS 和管脚ISETIN 的输⼊电压共同设定.设置充电电流，我们⾸先选择R SNS ，R SNS 太⼤会降低充电效率，太⼩则影响检测精度，⼀般取0.1Ω.确定了R SNS 之后，可以通过下⾯的公式计算恒流充电电流.SNSR 20ISETINV CHG I ?=如确定R SNS 为0.1Ω，当管脚ISETIN 接4.2V 参考电压时，此时恒流充电电流为2A.8.4、充电电压设定电池电压低于3.0V （双节电池低于6V ）时进⼊预充电模式；充电截⾄电压4.2V/CELL ；当充电完成后，如果电池由于电流泄漏电压降到4.1V/CELL 以下时，进⼊再充电周期.8.5、充电时间限制HB6295内部对预充电和总充电时间进⾏限制，总的充电时间限制：T CHARGE =C TTC ?K TTC其中，C TTC 为引脚TTC 接的电容值，K TTC 为系数. 当外接10nF 电容时，充电时间为4.66⼩时,如果要延长限制时间，则可以按⽐例增加TTC 脚的外接电容.预充电的时间为总充电时间的1/8，如果在这个时间⾥⾯相应的充电周期没有完成，芯⽚进⼊FAULT 状态.管脚RED 输出脉冲指⽰.8.6、充电截⽌电流在恒压阶段，充电电流值减少到I TERM 时，HB6295内部产⽣EOC 信号，充电截⽌.充电截⽌电流可通过管脚CSAV 外接电阻设置：CSAVSNS TERM R R I ?=4808.7、电池检测对于电池包可移除的应⽤场合，HB6295提供⼀种智能检测电池包的⽅案.上电或 VrchV BAT检测到电池开始充电V BAT >V OREG 施加I WAKE检测到电池开始充电电池不在YESNOYESYES上电时或者由于电池移除及电池放电使V BAT 下降到Vrch 以下时启动电池检测NO图8.2、电池检测流程图充电完成后，电池电压检测脚的电压保持在再充电阈值电压V RCH 以上.由于电池放电或者是电池移除，导致电池电压检测脚的电压低于再充电阈值电压时，HB6298A 启动电池检测过程，如图8.2所⽰.该检测过程，先使能⼀个周期时间为T DETECT 的检测电流(I DETECT )，并检查电池电压是否低于短路阈值电压（V SHORT ）.如果电池电压⾼于V SHOTR ，则检测到电池，启动充电过程，否则，说明电池不在，启动下⼀步检测过程，使能⼀个周期时间为T WAKE 的唤醒电流（I WAKE ），并检查电池电压是否低于再充电阈值电压.如果此时电池电压低于再充电阈值电压，则说明电池在，启动充电过程，否则，说明电池不在，再⼀次执⾏⽆电池检测的第⼀步.图8.3、电池检测波形⽆电池检测的波形如上图所⽰,T DISCHARGE 为1秒,T WAKE 为0.5秒.8.9、睡眠模式当输⼊电压⼩于电池电压时，HB6295进⼊睡眠模式.芯⽚停⽌⼯作.8.10、参考电压HB6295通过管脚V55、REF42产⽣两组电压，管脚V55的电压为5.5V 左右，为内部低压电路提供电源；REF42为4.2V 参考电压，提供基准电压.8.11、充电状态指⽰(STAT1)绿(STAT2)红描述灭灭没有充电、⽆电池或睡眠模式灭亮正在充电亮灭充电完成灭脉冲1(0.5HZ) 故障状态（预充电超时，总充电时间超时，过电压等）灭脉冲2(2.0HZ) 电池温度异常8.12、电池过温保护通过NTC热敏电阻检测电池温度，NTC阻值随着电池温度变化⽽变化，因此当NTC与正常电阻串联对VREF 参考电压进⾏分压，分压值会随着NTC阻值的变化⽽变化，这个电压通过管脚TEMP反馈到芯⽚内部进⾏控制.如下图所⽰, R6 的阻值等于NTC电阻在52℃时阻值的20.5倍.当电池温度⾼于52℃时，RED管脚输出⼀个频率为2Hz的脉冲指⽰信号.如果不需要对电池进⾏过温检测，则可以把NTC替换为阻值为R6的1/2的电阻.(不需要低温保护)VTSBTEMPR6NTC图8.4、NTC连接⽰意图8.14、超时错误恢复由⼯作流程图所⽰，HB6295提供充电超时错误（包括预充电超时和总充电时间超时）的恢复机制.总结如下：情况1：V BAT电压⼤于再充电阈值电压并发⽣超时错误.恢复机制：由于电池对负载放电、⾃放电或者是电池移除，使得电池检测电压降到再充电阈值电压以下.此时，HB6295清除错误状态，并进⼊⽆电池检测过程.此外，上电复位可以清除这种超时错误状态.情况2：充电电压低于再充电阈值电压并发⽣超时错误.恢复机制：发⽣这种情况时，HB6295使能⼀个I DETECT电流.这个⼩电流可⽤来检测电池在不在.只要电池电压低于再充电电压，该电流⼀直保持.如果电池电压⾼于再充电电压，那么HB6295取消I DETECT电流，并执⾏情况1的恢复机制.就是⼀旦电池电压⼜低于再充电阈值电压时，HB6295清除超时错误，并进⼊⽆电池检测过程.上电复位可以清除这种超时错误状态.8.15、输出过电压保护HB6295内置过电压保护功能.当电池电压过⾼时，⽐如说电池突然移除时产⽣的过电压，该功能可以保护器件本⾝和其他元器件.当检测到过电压时，该功能⽴即关闭PWM，并指⽰错误.当电压检测电压低于再充电阈值电压时，该错误解除.8.16、电感选择为了保证系统稳定性，在预充电和恒电流充电阶段，系统需要保证⼯作在连续模式(CCM).根据电感电流公式：BATV)VVV(FSL1ΔIINBATIN?-=其中I?为电感纹波、FS为开关频率，为了保证在预充电和恒流充电均处于CCM模式，I?取预充电电流值，即为恒流充电的1/5,根据输⼊电压要求可以计算出电感值.9、HB6295封装图9.1、TSSOP-24封装图⽰⼀图9.2、TSSOP-24封装图⽰⼆表9.1、封装尺⼨表。