Інтегральні схеми управління зарядом акумуляторів виробництва Maxim

1. Інтегральні схеми управління батарейках
2. Мікросхеми заряду літієвих акумуляторів
3. Універсальні мікросхеми заряду акумуляторів
4. Висновок
5. Про компанію Maxim Integrated

Електричний акумулятор - це хімічне джерело струму багаторазової дії. Він використовується для накопичення енергії та автономного живлення різних електронних пристроїв. Принцип дії акумулятора заснований на оборотності хімічної реакції. Працездатність акумулятора може бути відновлена ​​шляхом його заряду, тобто при пропущенні струму в напрямку, протилежному напрямку струму при розряді. Кілька акумуляторів, послідовно з'єднаних в одну електричну ланцюг, часто називає акумуляторною батареєю. Електричні та експлуатаційні характеристики акумулятора залежать від матеріалу електродів і складу електроліту.

Розглянемо основні параметри акумуляторів і акумуляторних батарей:

• Питома електроємність. Вимірюється в Вт.час / кг. Характеризує скоріше тип акумулятора, а не його конкретну модель. Оскільки первісної областю застосування кислотно-свинцевих (Lead Acid) акумуляторів були стартерні батареї для автомобільного транспорту та аварійні джерела електроенергії, за своїми габаритними характеристиками зовсім мініатюрні, то в одиниці виміру традиційно присутній саме кілограм (хоча стосовно до акумуляторів мобільних пристроїв це викликає здивування) . Використовуються також схожі характеристики: питома потужність-Вт / кг і питома енергоплотность- Вт.час / літр.
• Номінальна напруга елемента (або ЕРС), яка вимірюється в Вольтах. Також характеризує тип акумулятора.
• Ємність акумулятора (або акумуляторної батареї), яка вимірюється в А.час. Даний параметр характеризує конкретний виріб.
• Номінальна напруга акумуляторної батареї, що вимірюється в Вольтах. Також характеризує конкретний виріб.
• Кількість циклів заряд-розряд (по суті-термін служби виробу). Ксожаленію, дані різних виробників складно порівнювати: одні під терміном служби розуміють кількість циклів, після яких первісна ємність падає на 80%, інші 50 або 30%.
• Саморозряд акумулятора, вимірюваний в% / місяць. Навіть при відсутності підключеного навантаження заряд акумулятора з плином часу безперервно зменшується.
• Струм навантаження (піковий і оптимальний).
• Діапазон робочих температур (як правило, для розряду).

У сучасній електронній техніці найбільш поширені такі типи акумуляторів:

• Нікель-кадмієві (NiCd);
• Нікель-металогідридні (Ni-MH);
• Літій-іонні (Li-Ion);
• Літій-полімерні (Li-Pol).

Розглянемо коротко особливості кожного з них. Нікель-кадмієвий акумулятор - хімічне джерело струму, електрохімічна система якого влаштована таким чином: анодом є металевий кадмій (у вигляді порошку), електролітом - гідроксид калію з добавкою гідроксиду літію, катодом - гідрат окису нікелю з графітовим порошком. Першими в мобільних електронних пристроях стали застосовуватися саме нікель-кадмієві акумулятори.

Коротко про головне:

• Невисока вартість.
• Висока надійність. Дані акумулятори несприйнятливі до перезаряду і не втрачають працездатність при повному розряді.
• Більш високі значення пікового і оптимального струму навантаження (в порівнянні з іншими типами акумуляторів) при однаковій ємності.
• Стійка робота при негативних температурах.
• Припускають тривале зберігання в розрядженому стані.

Основні недоліки:

• Найбільш істотний: акумулятори цього типу схильні до необоротного «ефекту пам'яті».
• Великий, в порівнянні з літієвими акумуляторами, саморозряд. При малих токах навантаження акумулятор швидко втрачає заряд саме за рахунок саморозряду. З цієї причини в годинах і пультах дистанційного керування використовуються все-таки одноразові батареї, а не аккумулятори- від саморозряду акумулятори «сядуть» швидше, ніж від їх використання.

Кілька слів про «ефект пам'яті». Під цим розуміється втрата ємності акумулятора в разі частої зарядки в повному обсязі розрядженого акумулятора. В цьому випадку відбувається укрупнення кристалів робочої речовини (електроліту) акумулятора. Чим дрібніше кристали електроліту, тим більше їх сумарна площа і, отже, максимально кількість енергії, що запасається акумулятором. При укрупненні кристалів в процесі експлуатації сумарна площа їх поверхні зменшується і, як наслідок, зменшується реальна ємність - іншими словами, «акумулятор не тримає».

В нікель-металогідридних акумуляторах в якості анода використовується водневий металогідридний електрод (зазвичай нікель-лантан або гідрид нікель-літій), в якості електроліту - гідроксид калію, в якості катода - оксид нікелю. Дослідження в області технології виготовлення Ni-MH акумуляторів почалися як спроба подолання недоліків нікель-кадмієвих акумуляторів.

Коротко про головне:

• Частково усунутий «ефект пам'яті». Це означає, що заряджати в повному обсязі розряджений акумулятор можна, якщо він зберігався в такому стані не більше декількох днів. Якщо ж акумулятор був частково розряджений, а потім не використовувалася протягом тривалого часу, то перед зарядом його необхідно розрядити.
• Велика питома електроємність в порівнянні з нікель-кадмієвих акумуляторами.

Основні недоліки:

• Критичність до перезаряду.
• Акумулятори необхідно зберігати повністю зарядженими. При зберіганні треба регулярно (раз в 1-2 місяці) перевіряти напругу. Якщо напруга впала нижче 1В, необхідно зарядити акумулятори заново.
• Практично за всіма параметрами (число циклів «заряд-розряд», величина саморозряду, струми навантаження, діапазон робочих температур) поступаються нікель-кадмієвих акумуляторів.

Літій-іонний акумулятор - тип електричного акумулятора, широко поширений в сучасній побутовій електронній техніці. В даний час це найпопулярніший тип акумуляторів в таких пристроях як стільникові телефони, ноутбуки, цифрові фотоапарати, медіаплейера. Як анода використовується графіт, а в якості катода - оксиди літію з кобальтом або марганцем. Літій-кобальтові пластини служать довше, а літій-марганцевої значно дешевше. В якості електроліту використовують різні солі літію (розчин або гель). На сьогоднішній момент існує безліч різновидів Li-ion акумуляторів, відрізнити які за зовнішнім виглядом неможливо. Тому відзначимо лише ті переваги і недоліки, які властиві всім типам цих пристроїв.

переваги:

• Висока щільність енергії і, як наслідок, велика ємність при тих же самих габаритах в порівнянні з акумуляторами на основі нікелю.
• Низький саморозряд.
• Висока напруга одиничного елемента, що спрощує конструкцію- часто акумуляторна батарея складається тільки з одного елемента.
• Відсутній ефект пам'яті.
• Як наслідок-зручність в експлуатації і простота обслуговування. Немає необхідності в періодичних циклах розряду для відновлення ємності.

недоліки:

• Більш висока вартість у порівнянні з нікелевими батареями.
• Менші струми навантаження при рівній ємності з нікелевими батареями.
• Для акумулятора потрібно вбудована схема захисту (що веде до додаткового підвищення його вартості), яка обмежує максимальну напругу на кожному елементі акумулятора під час заряду і оберігає напруга елемента від занадто низького зниження при розряді. Крім того, вона обмежує максимальні струми заряду-розряду і контролює температуру елемента. Урезультаті можливість металізації літію практично виключена.
• Акумулятор схильний до старіння, навіть якщо він не використовується- вже через два роки він втрачає велику частину своєї ємності.
• Акумулятори цього типу можуть бути небезпечні при руйнуванні корпусу. Спроби зарядки акумуляторів з дефектами корпусу можуть спричинити за собою бурхливу реакцію з займанням газів, що виділяються.

Оптимальні умови зберігання Li-Ion акумуляторів досягаються при 40% заряді від ємності акумулятора.

Спроби вирішення проблем із забезпеченням безпеки експлуатації Li-Ion акумуляторів привели до появи літій-полімерних акумуляторів. Основна відмінність - у використовуваному електроліті: в літій-полімерних акумуляторах використовується не розчин або гель, а твердий сухий електроліт (у вигляді плівки) в який для підвищення електропровідності додається певна кількість гелю.

Основні переваги:

• Низька ціна за одиницю місткості. У перспективі-можливість досягнення характеристик Li-Ion акумуляторів за суттєво нижчою ціною.
• Відсутність ефекту пам'яті.
• Низький саморозряд.
• Товщина елементів від 1мм і можливість надавати акумулятора гнучку форму.
• Екологічна безпека.

недоліки:

• В даний час за такими параметрами як питома електроємність і кількість циклів заряд-розряд літій-полімерні акумулятори дещо поступаються літій-іонним.
• Діапазон робочих температур літій-полімерних акумуляторів обмежений: елементи погано працюють при негативних температурах.

Основні технічні характеристики перечісленнних типів акумуляторів наведені в таблиці 1.

Таблиця 1. Технічні характеристики основних видів акумуляторів

Питома електроємність, Вт.час.кг 45 ... 85 60 ... 120 110 ... 160 100 ... 130 ЕРС, В 1,25 1,25 3,6 3,6 кількість циклів заряд-розряд 1500 400 800 800 Саморозряд,% / місяць 20 30 10 10 Струм навантаження, піковий, А 20 5 2 + 2 Струм навантаження, оптимальний, А 1 0,5 1 1 Діапазон робочих температур, ° С -40 ... 60 -20 ... 60 -20 ... 60 0 ... 60

Інтегральні схеми управління батарейках

Дані мікросхеми включають в себе кілька класів, які істотно відрізняються за своїм призначенням:

• Мікросхеми заряду акумуляторів (Battery Charger), які і розглядаються в даній статті.
• Мікросхеми захисту акумуляторів (Battery Protector).
• Мікросхеми контролю стану (Battery Status Monitor).
• Мікросхеми індикації рівня заряду (Battery Fuel Gauge).

Деякі мікросхеми реалізують кілька функцій з наведених вище.

Номенклатура інтегральних схем заряду акумуляторів, що випускається компанією Maxim, досить широка і включає більше 60 позицій. Основним критерієм, за яким їх можна класифікувати є тип обслуговуються акумуляторів, а саме:

• Нікелеві. Як правило, це і нікель-кадмієві, і нікель-металогідридні (хоча є й винятки).
• Літієві (літій-іонні і літій-полімерні).
• Універсальні (нікелеві, літієві і, часто, кислотно-свинцеві).

Має сенс навести й інші класифікації:

• За способом заряду: повільний заряд, швидкий заряд, реверсивний заряд, крапельна підзарядка (Trickle Charging).
• За способом контролю закінчення заряду: зі зміни напруги, за швидкістю зміни температури, за часом, по максимуму напруги, по мінімуму струму заряду, з зовнішнім управлінням.
• За типом використовуваного регулятора: імпульсні та лінійні.
• По використовуваному джерела: від джерела постійної напруги, від USB-порту.

Мікросхеми заряду нікелевих акумуляторів.

У таблиці 2 наведені технічні характеристики мікросхем заряду нікелевих акумуляторів.

Таблиця 2. Технічні характеристики мікросхем заряду нікелевих акумуляторів

ВирібПідтримувані типи акумуляторівКількість батарейМаксимальна напруга заряду, ВМаксимальний струм заряду, АКритерій закінчення зарядкиРегуляторКорпус / Число висновківDS2710

NiCd, NiMH 1 5,5 4 - DV Імпульсний TDFN / 10 DS2711 NiCd, NiMH 1, 2 5,5 - - DV Лінійний SOIC (N) / 16 TSSOP / 16 DS2712 NiCd, NiMH 1, 2 5,5 - - DV Імпульсний SOIC (N) / 16 TSSOP / 16 DS2714 NiCd, NiMH 1, 2, 3, 4 5,5 - - DV Зовнішній TSSOP / 20 DS2715 NiMH 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 16,5 - dT / dt Лінійний, імпульсний SOIC (N) / 16 MAX712 NiMH 1, 2, 3 , 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 20 2 - DV Лінійний, імпульсний CDIP (N) / 16 PDIP (N) / 16 SOIC (N) / 16 MAX713 NiCd, NiMH 1, 2, 3 , 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 20 2 - DV Лінійний, імпульсний CDIP (N) / 16 PDIP (N) / 16 SOIC (N) / 16

Типовими для мікросхем даного класу є вироби DS2711 і DS2712, спрощена схема включення яких представлена на малюнку 1 (при послідовному підключенні двох батарей).

Мал. 1. Схема включення мікросхем DS2711 і DS2712

Мікросхеми забезпечують:

• Заряд однієї або двох акумуляторних батарей типорозміру АА або ААА (номінальною напругою 1,2В), включених паралельно або послідовно.
• Виявлення одноразових батарей і відмова від їх заряду.
• Попередній заряд виряджених (VBAT <1 В) акумуляторів малим струмом.
• Швидкий заряд акумуляторів з контролем закінчення заряду за методом «негативного приросту напруги -DV».
• Контроль температури акумулятора і припинення заряду при перевищенні 50 ° С.
• Контроль напруги акумулятора. Відмова (припинення) заряду при перевищенні значення 1,75В.
• Контроль часу. Переривання заряду по тайм-ауту.

Мікросхеми містять:

• Лінійний (для DS2711) або імпульсний (DS2712) регулятор струму заряду.
• Індикатор стану заряду на світлодіодах.

Деякі пояснення щодо швидкого заряду акумулятора і контролю завершення заряду за критерієм «-DV». Під швидким зарядом розуміють заряд акумулятора постійним струмом величиною приблизно 1C. Якщо номінальна ємність акумулятора дорівнює, до прикладу, 1000 мА.час, то під струмом 1С розуміють ток 1000 мА. Під струмом 0,25 с (повільний заряд) - 250 мА і т.д.

Одним з методів визначення закінчення заряду нікелевих акумуляторів є «-DV». На малюнку 2 показаний графік напруги на елементі при заряді. Зарядний пристрій заряджає акумулятор, і напруга на ньому зростає. Після того, як акумулятор повністю заряджений, напруга на ньому починає падати. Ефект спостерігається тільки при достатньо великих токах зарядки. Зарядний пристрій повинен визначити це падіння (воно становить приблизно 15 ... 20 мВ для Ni-Cd і 5 ... 10 мВ для Ni-MH акумуляторів) і вимкнути зарядку. Природно, відповідний каскад мікросхеми повинен володіти необхідною чутливістю (для DS2711 і DS2712 цей параметр дорівнює 2 мВ).

Мал. 2. Крива заряду нікелевого акумулятора

Іншим способом визначення завершення заряду є вимір швидкості зміни температури акумулятора «dT / dt», яке реалізовано в мікросхемі DS2715. Суть його полягає в наступному. При зарядці елемента постійним струмом велика частина електричної енергії перетворюється в хімічну енергію. Коли акумулятор повністю заряджений, то підводиться електрична енергія буде перетворюватися в тепло. При досить великому зарядному струмі можна визначити закінчення заряду по різкого збільшення температури елемента, встановивши датчик температури акумулятора. Даний метод ілюструється рисунком 3.

Мал. 3. Крива зміни температури акумулятора при заряді

Мікросхеми заряду літієвих акумуляторів

Мікросхеми даного класу представлені в лінійці компанії Maxim найбільш широко. У таблиці 3 наведені технічні характеристики мікросхем заряду літієвих акумуляторів.

Таблиця 3. Технічні характеристики мікросхем заряду літієвих акумуляторів

Li-Ion, Li-Polymer 1 13,2 1,5 Мінімальний
струм заряду Імпульсний TSSOP-EP / 28 MAX1507 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,8 Зовнішнє управління Лінійний TDFN-EP / 8 MAX1508 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,8 Зовнішнє управління Лінійний TDFN-EP / 8 MAX1551 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,28 Зовнішнє управління Лінійний TSOT / 5 MAX1555 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,28 Зовнішнє управління Лінійний TSOT / 5 MAX17005B Li-Ion, Li-Polymer 3, 4 26 5 Зовнішнє управління Імпульсний TQFN / 20 MAX17006B Li-Ion, Li-Polymer 2, 3 26 5 Зовнішнє управління Імпульсний TQFN / 20 MAX17015B Li-Ion, Li-Polymer 2, 3, 4, 5 26 5 Зовнішнє управління Імпульсний TQFN / 20 MAX1736 Li-Ion, Li-Polymer 1 22 2 Мінімальний
струм заряду Імпульсний «SOT / 6,
TDFN-EP / 6 »MAX1737 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 28 4 Мінімальний
струм заряду Імпульсний QSOP / 28 MAX17435 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 26 7 Зовнішнє управління, Мінімальний
струм заряду Імпульсний TQFN / 24 MAX1757 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3 14 1,5 Мінімальний
струм заряду Імпульсний SSOP / 28 MAX1758 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 28 1,5 Мінімальний
струм заряду Імпульсний SSOP / 28 MAX1811 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,5 0,5 Зовнішнє управління Лінійний SOIC (N) / 8 MAX1874 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,5 1 Зовнішнє управління Лінійний TQFN / 16 MAX1879 Li-Ion, Li-Polymer 1 22 2 Зовнішнє управління Лінійний & micro; MAX / 8 MAX1898 Li-Ion, Li-Polymer 1 12 1,4 Мінімальний
струм заряду Лінійний & micro; MAX / 10 MAX1925 Li-Ion, Li-Polymer 1 12 2 Мінімальний
струм заряду Імпульсний TQFN / 12 MAX1926 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,1 2 Мінімальний
струм заряду Імпульсний TQFN / 12 MAX745 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 24 4 Мінімальний
струм заряду Імпульсний SSOP / 20 MAX8600 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 1 Мінімальний
струм заряду Лінійний TDFN-EP / 14 MAX8601 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 1 Мінімальний
струм заряду Лінійний TDFN-EP / 14 MAX8606 Li-Ion, Li-Polymer 1 5,5 1 Мінімальний
струм заряду Лінійний TDFN-EP / 14 MAX8671X Li-Ion, Li-Polymer 1 6,6 1 Мінімальний
струм заряду Лінійний TQFN / 40 MAX8677A Li-Ion, Li-Polymer 1 6,6 1,5 Мінімальний
струм заряду Лінійний TQFN / 24 MAX8677C Li-Ion, Li-Polymer 1 6,6 1,5 Мінімальний
струм заряду Лінійний TQFN / 24 MAX8731A Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 26 8 Зовнішнє управління, Мінімальний
струм заряду Імпульсний TQFN / 28 MAX8804 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,7 Зовнішнє управління Лінійний TDFN-EP / 8 MAX8808 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,5 1 Зовнішнє управління Лінійний TDFN-EP / 8 MAX8814 Li -Ion, Li-Polymer 1 6,5 0,6 Зовнішнє управління Лінійний TDFN-EP / 8 MAX8819 Li-Ion, Li-Polymer 1 5,5 1 Мінімальний
струм заряду Лінійний TQFN / 28 MAX8844 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 1 Зовнішнє управління Лінійний See Data Sheet MAX8845 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 1 Зовнішнє управління Лінійний See Data Sheet MAX8856 Li-Ion, Li-Polymer 1 5 , 5 1 Мінімальний
струм заряду Лінійний TDFN-EP / 14 MAX8903A Li-Ion, Li-Polymer 1 16 2 Мінімальний
струм заряду Імпульсний TQFN / 28

Як приклад розглянемо мікросхему MAX8903A, спрощена схема включення якої представлена на малюнку 4.

Мал. 4. Схема включення мікросхеми MAX8903A

Мікросхема забезпечує:

• Заряд одного літієвій акумулятор Струм до 2Ампер.
• Вибір одного з двох джерел вхідної напруги (AC / DC-адаптер або USB-порт) з Використання вбудованої схеми Smart Power SelectorTM.
• Харчування НАВАНТАЖЕННЯ від AC / DC-адаптера при відсутності акумулятора або при розрядженому акумуляторі.
• Попередній заряд вірядженіх (VBAT <3 В) акумуляторів малімо Струм (10% від величини максимального Струму).
• Швидкий заряд акумуляторів з контролем Закінчення заряду за методом «мінімального Струму заряду».
• Завдання величини максимального струму за допомогою зовнішніх резисторів.
• Контроль температури акумулятора і припинення заряду при перевищенні значення 100 ° С (при використанні зовнішнього терморезистора опором 10кОм).
• Контроль часу в режимах попереднього і швидкого заряду. Переривання заряду по тайм-ауту. Значення тайм-ауту задається зовнішнім конденсатором.
• Підзарядку акумулятора в процесі роботи з метою компенсації його саморазряда.

Мікросхема містить:

• Імпульсний регулятор струму заряду з частотою комутації 4МГц, що вимагає мінімальної кількості зовнішніх компонентів.
• Вбудований вихідний MOSFET-транзистор.
• Виходи станів «DC OK» і «USB OK», індиціюється підключення AC / DC-адаптера або USB-порту, відповідно.
• Виходи станів «Charge» і «Fault», індиціюється процес заряду або переривання заряду з якої-небудь причини, відповідно.

Розглянемо метод визначення повного завантаження літієвий акумулятор за критерієм «мінімальний струм заряду». На малюнку 5 наведено криві струму і напруги при заряді літієвий акумулятор.

Мал. 5. Крива заряду літієвий акумулятор

При частково розрядженому акумуляторі (VBAT = 3,0 ... 4,2 В) включається режим швидкого заряду. При цьому до досягнення значення напруги VBAT = 4,2 В величина зарядного струму залишається максимальною. При досягненні цієї напруги струм заряду поступово зменшується. Заряд акумулятора вважається завершеним, якщо струм заряду стає менше деякого порогового значення (приблизно 0,1). У цей момент зарядка припиняється.

Як зазначалося вище, розглянута мікросхема підтримує режим підзарядки. При цьому відстежується зниження напруги акумулятора від номінального значення 4,2 В до порогового значення 4,1 В і нижче (поза режимом швидкого заряду). Дана ситуація відбувається у міру саморазряда акумулятора. В цьому випадку включається режим швидкого заряду батареї, який припиняється знову ж при досягненні «мінімального струму заряду».

Строго кажучи, току заряду 0,1 відповідає заряд акумулятора не повністю, а приблизно на 95%. Бажання «зібрати крихти» призвело до модифікації методу «мінімального струму заряду». Дана модифікація використовується в мікросхемах MAX1757 і MAX1758. Її суть полягає в тому, що при досягненні мінімального струму зарядка не припиняється, а включається таймер (для розглянутих мікросхем на 10 ... 50 хвилин). Природно, струм заряду буде продовжувати знижуватися, і передбачається, що залишилися 5% будуть «зібрані». Дана модифікація, тим не менш, застосовується не часто - літієві акумулятори критичні до перегрівання. Невірно підібране «доданий час» призведе до спрацьовування температурного захисту. Одиничний перегрів, в принципі, не страшний, але систематичний (за будь-якої зарядці) негативно позначиться на терміні служби батареї.

Універсальні мікросхеми заряду акумуляторів

Даний клас мікросхем забезпечує зарядку як нікелевих, так і літієвих акумуляторів. У таблиці 4 наведені технічні характеристики універсальних мікросхем заряду.

Таблиця 4. Технічні характеристики універсальних мікросхем заряду акумуляторів

Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 3 1 6,25 1,4 Лінійний TQFN / 16 MAX1535 Lead Acid, Li-Ion, Li- Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 2, 3, 4 28 8 Імпульсний TQFN / 32 MAX1535A Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 2, 3, 4 28 8 Імпульсний TQFN / 32 MAX1640 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 1, 2, 3, 4, 5, 6 26 - Імпульсний QSOP / 16 MAX1641 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 1, 2, 3, 4, 5, 6 26 - Імпульсний QSOP / 16 MAX1645 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 1, 2, 3, 4 28 3 Імпульсний QSOP / 28 MAX1645A Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd , NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 2, 3, 4 28 3 Імпульсний QSOP / 28 MAX1645B Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 2, 3, 4 28 3 Імпульсний QSOP / 28 MAX1647 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 1, 2, 3, 4 28 4 Імпульсний SSOP / 20 MAX1772 Lead Acid , Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 4 Імпульсний QSOP / 28 MAX1870A Li-Ion, Li-Polymer , NiCd, NiMH 6, 9, 10 2, 3, 4 28 4 Імпульсний TQFN / 32 MAX1873 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 4 імпульсний QSOP / 16 MAX1908 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 5 імпульсний TQFN / 28 MAX1909 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 3, 4 28 5 Імпульсний TQFN / 28 MAX846A Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 1, 2 20 2 Лінійний QSOP / 16 MAX8713 Lead Acid, Li-Ion, Li-P olymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 1, 2, 3, 4 28 2 Імпульсний TQFN / 24 MAX8724 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer , NiCd, NiMH, Universal 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 5 Імпульсний TQFN / 28 MAX8725 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 3, 4 28 5 Імпульсний TQFN / 28 MAX8765 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 5 Імпульсний TQFN / 28

З точки зору циклограми заряду дані мікросхеми не містять будь-яких принципових відмінностей - вони реалізують або циклограму заряду нікелевих акумуляторів (контроль негативного DV), або циклограму заряду літієвий акумулятор (контроль мінімального струму заряду). У найпростішому випадку (наприклад, в мікросхемі MAX1501) тип акумулятора задається певним рівнем сигналу на відповідному вході.

У більшості випадків застосування універсальних мікросхем передбачає:

• Використання керуючого мікроконтролера з послідовним каналом обміну даними (наприклад, SMBus), лініями аналогового і цифрового вводу-виводу (не обов'язково все перераховане).
• Застосування інтелектуальних акумуляторів (Smart Battery), що містять інформацію про свій тип, параметрах і, можливо, поточний стан. Дані акумулятори також мають послідовний канал обміну, за яким ця інформація може бути зчитана мікро контролером.
• Наявність послідовного каналу обміну (як, наприклад, MAX8713) або його відсутність (наприклад, MAX8765). Впервом випадку всі необхідні настройки здійснюються шляхом запису інформації в програмно доступні регістри. У другому-задаються іншим чином: формуванням необхідних рівнів на входах мікросхеми, вибором номіналів зовнішніх компонентів і т.д. Відповідно і стан схеми (значення напруги акумулятора, струму заряду, поточний стан) можуть бути доступні микроконтроллеру по послідовному каналу або по аналогових і цифрових лініях. Рішення про закінчення заряду (незалежно від обраного методу) може прийматися як в мікросхемі заряду, так і в мікроконтролері (External Control).

При всьому різноманітті акумуляторів, що заряджаються алгоритм заряду зводиться до застосування одного з двох режимів: постійний струм заряду і постійна напруга заряду.

В алгоритмі постійного струму заряду (CCI - Constant Charge I) вимірюється напруга акумулятора. Цей алгоритм застосовується:

• При попередній зарядці розрядженого акумулятора (нікелевого або літієвого). Малий струм (приблизно 0,1) заряджає акумулятор до тих пір, поки напруга на акумуляторі не досягне заздалегідь заданого значення.
• При швидкому заряді нікелевого акумулятора. Вимірюється напруга, значення і знак його збільшення за одиницю часу.
• При швидкому заряді літієвий акумулятор. Вимірюється напруга на акумуляторі до моменту досягнення номінального значення.

При алгоритмі постійної напруги заряду (CCV - Constant Charge V) вимірюється струм, що заряджає акумулятор. Цей алгоритм застосовується на завершальній стадії швидкого заряду літієвий акумулятор - вимірюється струм заряду до моменту досягнення заданого мінімального значення, яке свідчить про момент закінчення заряду.

Відповідно, два параметра - максимальний струм заряду і номінальну напругу акумулятора - дозволяють реалізувати алгоритм заряду як нікелевого, так і літієвий акумулятор. Хоча, звичайно, особливості реалізації цих алгоритмів і способи завдання значень можуть відрізнятися для різних мікросхем розглянутого класу.

Висновок

У статті розглянуті мікросхеми управління зарядом акумуляторів, які пропонує компанія Maxim Integrated Products. Даному напрямку приділяється досить пильну увагу - за останні три роки з'явилося близько двадцяти нових виробів. Крім безпосередньо мікросхем управління зарядом активно розробляються і випускаються сервісні мікросхеми: індикатори рівня заряду, схеми контролю стану, захисту, застосування яких також позитивно позначається на споживчих властивостях кінцевих виробів. В даний час лінійка даних пристроїв, пропонованих компанією Maxim, містить близько двадцяти п'яти виробів.

З викладеного очевидно: широка номенклатура мікросхем управління батарейках дає можливість вибрати оптимальний набір компонентів практично для будь-якого мобільного електронного пристрою, в якому в якості джерела живлення використовуються найбільш поширені типи акумуляторів.

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка - e-mail: [email protected]

Про компанію Maxim Integrated

Компанія Maxim Integrated є одним з провідніх розробніків и віробніків широкого спектра аналогових и цифро-аналогових інтегральніх систем. Компанія булу засновано в 1983 году в США, в городе Саннівейл (Sunnyvale), штат Каліфорнія, інженером Джеком Гіффорд (Jack Gifford) спільно з групою експертів зі создания мікроелектронніх компонентів. Сейчас штаб-квартира компании знаходиться в м Сан-Хосе (San Jose) (США, Каліфорнія), виробничі потужності (7 заводів) і ... читати далі