MAX1925/MAX1926单节锂电池开关模式充电器：设计与应用全解析

在电子设备日益普及的今天，锂电池作为一种高效的储能装置，被广泛应用于各类电子产品中。而锂电池充电器的性能则直接影响着电池的使用寿命和充电效率。MAX1925/MAX1926单节锂电池开关模式充电器就是这样一款性能卓越的产品，下面我们就来详细了解一下它的特点、工作原理及应用设计。

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一、产品概述

MAX1925/MAX1926是一款采用外部PMOS通流元件降压配置的单节锂离子（Li+）开关模式电池充电器。它具有充电电流可编程的特点，通过外部电容可以设置最大充电时间。此外，还具备自动输入电源检测（ACON输出）、逻辑控制使能以及使用外部热敏电阻进行温度监测等功能。

两款产品差异

MAX1925在输入电压大于6.1V时会禁用充电功能，而MAX1926则可以在输入电压为4.25V至12V的范围内进行充电。

产品封装与温度范围

这两款产品采用12引脚4mm×4mm薄型QFN封装，适用于-40°C至+85°C的扩展温度范围。同时，还提供评估套件，可加快设计进程。

二、产品特性

封装小巧

4mm×4mm的小尺寸封装，为设计节省了空间，适用于对空间要求较高的电子产品。

输入范围灵活

MAX1926的输入范围为4.25V至12V，能适应多种电源场景；MAX1925在4.5V至6.1V输入范围内工作，且在6.1V有过压锁定功能。

高精度电池调节

电池调节电压精度达到±0.75%，能确保电池充电的安全性和稳定性。

充电电流可编程

通过一个电阻即可设置充电电流，方便工程师根据实际需求进行调整。

自动输入电源检测

具备自动输入电源检测功能，通过ACON输出指示电源状态，还设有LED（或逻辑输出）充电状态和故障指示器，方便用户实时了解充电情况。

可编程安全定时器

具有可编程安全定时器，当电池电压达到4V时会自动重启充电，保障电池始终处于良好的充电状态。

热敏电阻监测输入

通过外部热敏电阻监测电池温度，当温度异常时会停止充电，确保充电安全。

三、电气特性

电压相关参数

• 电源电压范围：MAX1925的充电输入范围为4.5V至6.1V，MAX1926为4.25V至12V。
• ACON触发点：不同产品有不同的触发电压值，如MAX1925的触发点在4.17 - 4.43V之间。
• 电压环路相关：电压环路设定点为4.1685 - 4.2315V，具有15mV的滞后，还有不同的电池预充电电压阈值。

电流相关参数

• 充电电流：不同阶段的充电电流不同，如Prequal1阶段（电池电压低于2V）为3 - 6mA，Prequal2阶段（电池电压在2V - 3V）充电电流为C/10。
• 电流环路：CS - BATT感测阈值有特定的平均和滞后值，还有满电池指示的电流阈值。

其他参数

• 驱动功能：EXT的灌/拉电流为1A，导通电阻在5 - 12Ω之间，标称开关频率在电池电压为3.6V、电感为10µH时为235kHz。
• 定时器功能：不同阶段的定时器超时时间不同，如满充电超时时间在CCT = 100nF时为3.02小时，Prequal1和Prequal2也有相应的超时时间，定时器精度在±15%以内。
• CHG输出：低电流时为7 - 14mA，高漏电流为1µA，故障时闪烁频率为0.5Hz。
• ACON输出：高漏电流在0.01 - 1.00µA之间，灌电流为2mA。
• 热敏电阻监测：不同温度条件下有不同的感测电流和感测电压触发点。

四、充电过程详解

充电周期启动条件

当出现以下情况时，MAX1925/MAX1926会启动预充电（PREQUAL）：

• 连接外部电源。
• 充电完成后电池电压降至4V。
• EB引脚状态切换。
• 输入电源循环。

预充电阶段

• PREQUAL1：当电池电压低于2V时，以4mA的电流对电池进行充电，由内部线性电流源提供。
• PREQUAL2：当电池电压超过2V时，以编程的快速充电电流的10%（IFASTCHG）对电池进行充电，直至电池电压达到3V。

快速充电阶段

当电池电压高于3V时，以设定的全电流进行快速充电。在快速充电过程中，充电器先以恒流模式工作，直到电池电压达到4.2V，然后进入恒压模式。

充满电阶段

当电池电压达到调节值且充电电流降至IFASTCHG的1/8以下时，充电器进入满充电补偿模式，此时CHG LED熄灭。在满充电补偿模式下，控制器继续以恒压模式工作，除非电池电压下降。

自动重启

当电池电压降至4V且满充电时间（tFULLCHG）完成后，充电器会自动重启充电，确保电池始终保持充足的电量。

五、应用设计要点

定时器电容与故障模式

通过在CT引脚连接一个外部电容来设置定时器。一个100nF的电容可将满充电定时器（tFULLCHG）设置为3小时，Prequal1定时器设置为（tFULLCHG）/1088（10s），Prequal2定时器设置为（tFULLCHG）/17（10.67分钟）。当安全定时器超时或电池电压超过4.35V时，会触发故障报警，CHG输出闪烁。

电感选择

为了最小化充电电流误差，电感L的选择需要根据以下公式进行计算： [L>frac{left(V{IN}-2 × V{BATT }right) × t{Delay }}{2 × Delta I{CHG}}] 同时，要选择具有合适RMS和饱和电流额定值的电感，以满足电路需求。

输出电容选择

输出电容的ESR会影响充电器在电压调节模式下的开关频率。为了确保从恒流模式（CCM）到恒压模式（CVM）的稳定过渡，应选择具有合适ESR的电容，推荐使用钽电容，也可以使用带有串联电阻的陶瓷电容。

MOSFET选择

MAX1925/MAX1926驱动外部P沟道MOSFET的栅极，应选择|VDS,MAX| > VIN且|VGS,MAX| > VIN的MOSFET，并具有较低的RDSON，以降低电阻损耗。

二极管选择

为了防止电池在电源短路时放电以及保护电路免受负输入电压的影响，应在电源和IN之间添加一个肖特基或硅二极管。同时，在关断周期中，应选择电流额定值大于VIPK/RSET且电压额定值大于VIN的肖特基二极管来捕获电感电流。

热管理

通过外部热敏电阻监测电池温度，当电池温度低于0°C或高于+50°C时，会停止充电并进入故障模式。可以根据需要调整热敏电阻的连接方式来调整故障检测温度。

六、总结

MAX1925/MAX1926单节锂电池开关模式充电器具有多种优秀特性，能够为单节锂电池提供高效、安全的充电解决方案。在应用设计过程中，工程师需要根据具体需求合理选择电感、电容、MOSFET和二极管等元件，并注意热管理和故障处理，以确保充电器的性能和稳定性。大家在实际应用中是否遇到过类似充电器的设计难题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。