SLM6900是一款常用的充電管理芯片,支持多類型的鋰電池或磷酸鋰電池,它預置了三節或四節鋰電池充電模式,同時也支持通過外圍分壓電阻調節的其它輸出電壓模式。由于SLM6900是采用300KHz固定頻率的同步降壓型轉換器,因此具有很高的充電效率,自身發熱量極小。
SLM6900包括完整的充電終止電路、自動再充電和一個精確度達±1.0%的充電電壓控制電路,內部集成了輸入低電壓保護、輸出短路保護、電池溫度保護等多種功能。另外,SLM6900采用的是TSSOP-14L封裝,外圍應用簡單,作為大容量電池的高效充電器。
根據SLM6900的數據手冊,我們可以分辨它的引腳,如下圖所示,右側是它的充電電路:
DRV(引腳1):外接PMOS管柵極驅動端,控制PMOS的通斷來給后面電池充電。
PVCC(引腳2):驅動管電源正輸入端。
VCC(引腳3):模擬電源正輸入端。我們直接把它和引腳2接在一起即可。
NCHRG(引腳4):充電狀態指示端。當充電器向電池充電時,該管腳被內部開關拉至低電平,表示充電正在進行;否則該管腳處于高阻態。
NSTDBY(引腳5):電池充飽指示端。當電池已經充飽時,該管腳被內部開關拉至低電平;否則該管腳處于高阻態。
NTC(引腳6):電池溫度檢測端。將此端接到電池的負溫度系數的熱敏電阻,若不用這功能,則懸空或接VCC;接地則關閉充電功能,我們把它懸空即可。
SEL(引腳7):電池輸出電壓方案選擇端。若此端接地,則選擇為三節鋰電池方案;若接VCC,則為四節鋰電池方案;若懸空,則電池電壓由外接分壓電阻決定,我們選擇是由外電阻分壓的得到。
COMP(引腳8):充電環路穩定性補償端。接一個串聯的電阻和電容到地。
FB(引腳9):電池電壓反饋端。在SEL接GND或VCC時,可串聯電阻稍微提高充飽電壓,以補償線路和電池內阻損耗;在SEL懸空時,FB端固定為1.205V,由外接分壓電阻決定電池充飽電壓,我們接的上電阻為820K %0.1,下電阻接的是49.9K %1,則電池充滿電的電壓應為FB=電池電壓*下電阻阻值/(上電阻阻值+下電阻阻值),即電池電壓=1.205/下電阻阻值/(上電阻阻值+下電阻阻值)=21.00660320641283V。
ISN(引腳10):充電電流檢測負端。將此端接到充電電流設置電阻的負端。
ISP(引腳11):充電電流檢測正端。將此端接到充電電流設置電阻的正端。
GND(引腳12):模擬地。我們將它的地都直接連在了一起,大家覺得這有什么問題,希望指教一下。
PGND(引腳13):驅動管地。
GVC(引腳14):驅動管柵電壓鉗位。此端跟VCC之間接個100nF的電容,使外接驅動管柵電壓鉗制在不低于VCC-6.3V的范圍內。
下圖是電源板PCB,它充電芯片的后端其實就是一個buck電路:
(1)24V輸入接在可調電源上。
(2)U3就是我們的充電管理芯片SLMSLM6900。
(3)D6和D7是防止電流倒灌的二極管。
(4)D4和D5是續流二極管,PMOS關斷時,給電感存儲的能量提供瀉放回路。
(5)L2是電感,根據手冊,我們選擇的是10uH。
(6)R2是設置充電電流檢測電阻,通過ISP和ISN兩端的電壓/檢測電阻的阻值,可以設定充電的工作電流。我們選擇的是0.1R,根據手冊,它的充電電流理論上是1.2A。
(7)R3和R10是通過分壓來調節充電電壓的,電池電壓=1.205/下電阻阻值/(上電阻阻值+下電阻阻值)=21.00660320641283V。
(8)J7接是一個充電電源的指示燈,電阻R1是用來限流,SLM6900包含兩個漏極開路輸出的狀態指示端,充電狀態指示端NCHRG和充電滿狀態指示端NSTDBY。
當輸入電壓大于電源低電壓檢測閾值,SLM6900開始對電池充電,NCHRG管腳輸出低電平,表示充電正在進行;如果電池電壓低于VTRIKL,充電器用小電流對電池進行涓流預充電;恒流模式對電池充電時,充電電流由電阻RS確定;當電池電壓接近VFLOAT時,充電電流將逐漸減小,SLM6900進入恒壓模式;當充電電流減小到充電結束閾值時,充電周期結束,NCHRG端輸出高阻態,NSTDBY端輸出低電平。
(9)C5是一個濾波電容,用來使輸出的電壓波形更平滑。
(10)D10是一個TVS管,SMBJ26CA,SMB代表的是它的貼片封裝大小,26V是指TVS管的擊穿電壓為26V。
當瞬時電壓超過電路正常工作電壓后,TVS二極管便發生雪崩,提供給瞬時電流一個超低電阻通路,其結果是瞬時電流通過二極管被引開,避開被保護器件,并且在電壓恢復正常值之前,使被保護回路一直保持截止電壓。
當瞬時脈沖結束以后,TVS二極管自動回復高阻狀態,整個回路進入正常電壓。TVS管的失效模式主要是短路,但當通過的過電流太大時,也可能造成TVS管被炸裂而開路。CA代表是雙向的TVS管,如果只有C的話,那么他代表的是單向的TVS管。
(11)這個端口就是我們要接的電池,我們用的是5串兩并的鋰電池,內部是18650,每一塊18650電池電壓在3.7V-4.2V之間,那么我們的充電電壓就應該為 4.2*5=21V,這就決定了我們兩個電阻的取值。
以下是充電試驗器材:
如下圖所示,這是我們用的充電電池。我們現在用萬用表測出它的電壓為20.28V,說明它的電池電壓并沒有滿,可以繼續充電。
當電源板的供電電壓小于當前的電池電壓時,充電芯片是不工作的,充電指示燈熄滅。如下圖所示,我們給的電壓是19.8V時,充電電流為0;當我們調高充電電壓,它開始有充電電流,開始充電。
當我們調到24V時,它開始按照正常的充電電流進行充電,此時充電電流為1.12A。這是因為可調電源的電源線內阻比較大,當電流較大時,分壓也比較大,導致真正到達充電電源板的電壓不足24V。
充電時,它的電源指示燈為紅色;拔下電池時,它開始按照4Hz的頻率進行紅綠電源指示燈切換閃爍;當充滿電時,它的指示燈為綠燈常亮,充電電流為0。
在給電池充電的過程中,隨著電池電壓的升壓,充電電流逐漸減小,直達到充電電流變為0,電池充滿,指示燈為綠色常亮。
因為我們的電池電壓已經高如FLOAT電壓,所以直接進入的是恒壓充電模式,充電電流將逐漸減小,SLM6900進入恒壓模式。當充電電流減小到充電結束閾值時,充電周期結束。
如果電池電壓低于VTRIKL,充電器用小電流對電池進行涓流預充電;如果我們的電池電壓小于FLOAT電壓,那么一開始是以恒流模式對電池充電時,充電電流由電阻RS確定;在電池電壓接近FLOAT時,進入恒壓充電模式,直到充電周期結束。NCHRG端輸出高阻態,NSTDBY端輸出低電平。
此時,我們拔下電池,測得電壓電壓為21V,電池充滿。
以上就是對該電源芯片充電過程的解析
END
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原文標題:詳解SLM6900充電電路的分析方法
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