СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2016

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 31 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2016 Выключенное состояние Заряд DC/DC, U O2 и кнопка отключены Нормальная работа Система может быть включена и отключена кнопкой Отключено зарядное устройство, U BATT > U th_UVLO U BATT < U th_UVLO U CH > U BATT + 0,4 В U CH > 3,8 В U CH > 3,8 В Заряд при постоянном напряжении Заряд при постоянном напряжении Заряд при постоянном токе I CHG U BAT Заряд при постоянном токе Компенсационная зарядка Рис. 2. Алгоритм работы микросхемы MPQ5480 Рис. 3. Типовой временной профиль заряда Li-ion аккумулятора этапе заряд аккумуляторной батареи осуществляется постоянным током (Constant-Current), при этом кон- тролируется напряжение на батарее. При достижении порогового значе- ния напряжения U CV (для Li-ion типич- ное значение составляет 4,10 В), заряд постоянным током прекращается. Далее контроллер включает следующий этап – заряд фиксированным напря- жением (Constant-Voltage), при этом ток на аккумуляторной батарее будет постепенно падать. При падении тока до 10% от максимального значения I CHG батарея считается полностью заряжен- ной, процесс заряда также прекраща- ется после истечения времени внут- реннего таймера микросхемы (3,6 ч). Типовой профиль заряда показан на рисунке 3. О БНАРУЖЕНИЕ НЕИСПРАВНОЙ БАТАРЕИ При полностью разряженной или неисправной аккумуляторной батарее напряжение на ней падает ниже поро- га (U th_trich ). В этом случае контроллер начнёт заряжать аккумулятор в тече- нии 7 мин небольшим током в 10% от запрограммированного значения I CHG (компенсационный заряд). После того как напряжение аккумуляторной бата- реи достигнет порога U th_trich , зарядное устройство начинает заряжать батарею при постоянном токе (I CHG ). Если напря- жение батареи не поднимется выше порога U th_trich в течение 7 мин, кон- троллер микросхемы сочтёт подклю- чённую батарею неисправной и оста- новит зарядку. В ЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ВСТРОЕННЫЙ DC/DC- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ На кристалле MPQ5480 размещён высокоэффективный синхронный понижающий преобразователь. Мак- симальное напряжение пульсаций на выходе не превышает 80 мВ для нагрузки с переходными процессами 45 мА / 5 мс. Выходной конденсатор может иметь ёмкость до 250 мкФ. Пиковый ток I PK на индуктивности преобразователя кон- тролируется и может быть ограничен для того, чтобыпредотвратить перегруз- ку встроенного силового ключа. Выход- ное напряжение по умолчанию равно 1,22 В, номожет быть задано с помощью внешних резисторов R UP и R DOWN . В этом случае оно рассчитывается поформуле: U OUT = (1 + R UP / (R DOWN || R S )) × 1,22, где R S – сумма внутренних резисторов микросхемы (R S = 900 кОм). DC/DC-преобразователь автомати- чески отключается при подключении зарядного устройства (U CH > 3,8 В), и может быть включён нажатием кноп- ки, когда зарядное устройство не под- ключено (U CH < 3,5 В). При выключе- нии DC/DC-преобразователя на выхо- де устанавливается низкий импеданс для того, чтобы принудительно разря- дить выходной конденсатор. Р АБОТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Преобразователь напряжения рабо- тает в так называемом режиме разрыв- ных токов (Discontinuous Current Mode, DCM) и управляется с помощью трёх компараторов: ● компаратор пикового тока; ● компаратор выходного напряжения; ● компаратор нулевого тока. В случае если выходное напряжение находится ниже опорного напряжения, откроется силовой ключ (HS-FET) для подачи напряжения на индуктивность. При достижении предельного значе- ния тока компараторов силовой МОП- транзистор отключится. Затем срабо- тает силовой ключ LS-FET и ток поте- чёт в цепь нагрузки. Как только ток в цепи индуктивности достигнет нуля, силовой ключ LS-FET будет отключён. Если напряжение на выходе останет- ся ниже порога, то цикл повторится. В таком режиме преобразования, при маломощной нагрузке, частота пере- ключения будет уменьшаться, чтобы предотвратить переход частоты пре- образования в слышимый диапазон. Нижний диапазон частот переключе- ния преобразователя ограничен часто- той 20 кГц. Максимальный пиковый ток задаёт- ся с помощью внешнего резистора R IPK и защищает аккумуляторную батарею от перегрузки (см. табл. 2). Для ограни- чения тока, при замыкании вывода на «землю» (R IPK = 0), к выводу IPK последо- вательно подключён внутренний рези- стор с сопротивлением 2 кОм. DC/DC-преобразователь оснащён функцией плавного пуска, которая позволяет в течение 0,3 мс постепен- но увеличить выходное напряжение от нуля до рабочего значения. Если на выходе будет установлен конденсатор большой ёмкости, то существует веро- ятность, что напряжение на выходе не достигнет рабочего значения в течение Таблица 1. Зависимость тока заряда I CHG от сопротивления резистора R ICHG I CHG (мА) R ICHG (кОм) I CHG (мА) R ICHG (кОм) 7,8 169 34,4 27 10 124 51 15 11 110 71 8,25 12 100 100 2,49 21,2 51 127 0