成本节约的多化学体系电池充电系统——MAX846A

在电池充电系统的设计领域，如何开发出成本低、兼容性高且性能稳定的解决方案是工程师们一直关注的焦点。今天，就来深入探讨一款具有创新性的成本节约型多化学体系电池充电系统芯片——MAX846A。

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一、芯片概述

MAX846A是一款采用节省空间的16引脚QSOP封装的多化学体系电池充电系统。它最大的亮点在于能用一个电路为不同化学体系的电池充电，包括锂离子（Li - Ion）、镍氢（NiMH）和镍镉（NiCd）电池。

独立充电与搭配使用

在最简单的应用中，它可以作为一个独立的、限流的浮动电压源为锂离子电池充电；同时，它也能与低成本微控制器（µC）搭配，构建一个通用充电器，为多种类型电池充电。

高精度参考与灵活控制

其内部具有0.5%精度的参考电压，能确保对电压精度要求高的锂离子电池进行安全充电。电压和电流调节环路相互独立，这使得在设计充电算法时更加灵活，可控制低成本的外部PNP晶体管或P沟道MOSFET。

内置功能

芯片内置了1%精度、3.3V、20mA的线性稳压器，可为微控制器供电，并为其模数转换器提供参考电压。此外，还有内置的复位功能，在意外掉电时能及时通知控制器。而微控制器的任务相对简单，只需监测电压和电流，并更改充电算法，因此可以选用成本较低的型号。

二、芯片特性与引脚配置

特性

• 多化学体系兼容：支持Li - Ion、NiMH、NiCd三种电池类型充电。
• 独立调节环路：电压和电流调节环路相互独立，充电算法更灵活。
• 高精度参考：±0.5%的内部参考电压，保障锂离子电池充电安全。
• 成本降低：可独立工作或搭配低成本µC，内置线性稳压器为µC供电并提供参考，有内置µC复位，能控制低成本外部晶体管。
• 节省空间：采用16引脚QSOP封装。
• 充电电流监测：具备充电电流监测输出功能。
• 低功耗：关闭时电池漏电流小于1µA。

引脚配置

芯片共有16个引脚，每个引脚都有特定功能。例如，DCIN为外部直流电源输入引脚，VL为3.3V线性稳压器输出引脚，为系统µC和其他组件供电等。详细引脚功能如下表所示：	PIN	NAME	FUNCTION
1	DCIN	Supply Input from External DC Source. 3.7V ≤ V DCIN ≤ 20V.
2	VL	3.3V, 20mA, 1% Linear - Regulator Output. VL powers the system µC and other components. Bypass to GND with a 4.7µF tantalum or ceramic capacitor.
3	CCI	Current - Regulation - Loop Compensation Pin. Connect a compensation capacitor (typically 10nF) from CCI to VL.
4	GND	Ground
5	CCV	Voltage - Regulation - Loop Compensation Pin. Connect a compensation capacitor (typically 10nF) from CCV to VL.
6	VSET	Float - Voltage Reference - Adjust Input. Leave VSET open for a 4.2V default. See the Applications Information section for adjustment information.
7	ISET	Current - Set Input/Current - Monitor Output. ISET sets the current - regulation point. Connect a resistor from ISET to GND to monitor the charging current. ISET voltage is regulated at 1.65V by the current - regulation loop. To adjust the current - regulation point, either modify the resistance from ISET to ground or connect a fixed resistor and adjust the voltage on the other side of the resistor (Figure 5). The transconductance of the current - sense amplifier is 1mA/V.
8	OFFV	Logic Input that disables the voltage - regulation loop. Set OFFV high for NiCd or NiMH batteries.
9	PWROK	Open - Drain, Power - Good Output to µC. PWROK is low when VL is less than 3V. The reset timeout period can be set externally using an RC circuit (Figure 3).
10	CELL2	Digital Input. CELL2 programs the number of Li - Ion cells to be charged. A high level equals two cells; a low level equals one cell.
11	ON	Charger ON/OFF Input. When low, the driver section is turned off and I BATT <1µA. The VL regulator is always active.
12	BATT	Battery Input. Connect BATT to positive battery terminal.
13	CS+	Current - Sense Amplifier High - Side Input. Connect CS+ to the sense resistor’s power - source side. The sense resistor may be placed on either side of the pass transistor.
14	CS -	Current - Sense Amplifier Low - Side Input. Connect CS - to the sense resistor’s battery side.
15	PGND	Power Ground
16	DRV	External Pass Transistor (P - channel MOSFET or PNP) Base/Gate Drive Output. DRV sinks current only.

三、电气特性

文档给出了在不同参数条件下芯片的电气特性，包括VL稳压器、参考电压、电流检测放大器、电压环路、电流环路、驱动器以及逻辑输入输出等方面的参数。例如，VL稳压器在特定条件下的输出电压范围为3.267 - 3.333V，电流检测放大器的跨导在一定条件下为0.95 - 1.05mA/V等。这些电气特性为工程师在设计充电电路时提供了重要的参考依据。

不同温度范围下电气特性差异探讨

在不同温度范围（如0°C 至 +85°C 和 -40°C 至 +85°C）下，芯片的部分电气特性会有所不同。比如在 -40°C 至 +85°C 时，部分参数的最小值和最大值范围可能会有所变化。在实际设计中，工程师需要根据具体应用场景的温度要求，仔细考虑这些特性变化，以确保芯片在不同环境下都能稳定工作。

电气特性参数对充电性能的影响

这些电气特性参数直接影响着电池的充电性能。例如，电压环路的设定点精度决定了电池充电的最终电压精度，对于锂离子电池来说，准确的充电电压对电池寿命和容量至关重要。那么在实际应用中，如何根据这些电气特性参数来优化充电算法，使电池充电更加安全、高效呢？这值得我们进一步思考和研究。

四、典型工作电路与特性

工作电路

文档中给出了典型工作电路示例，包括独立的锂离子充电器电路和与微控制器配合的多化学体系充电器电路等。在这些电路设计中，需要合理选择外部组件，如电阻、电容等，以确保芯片正常工作。例如，独立锂离子充电器电路中，需要通过连接CELL2引脚选择充电的锂离子电池数量，通过连接VSET引脚调整浮动电压等。

典型特性曲线

典型工作特性曲线展示了电流检测放大器的跨导与ISET电压的关系、电池输入电流与电池电压的关系、电压环路增益和电流环路增益与频率的关系，以及锂离子电池充电曲线等。通过分析这些曲线，工程师可以深入了解芯片的工作性能，优化电路设计。例如，从电压环路增益曲线可以看出电池阻抗对环路增益的影响，进而采取措施减小这种影响，提高充电系统的稳定性。

五、应用信息

独立锂离子充电器

在独立锂离子充电器应用中，需要根据以下步骤选择外部组件和配置引脚：

• 编程电池数量：将CELL2连接到GND为单节电池充电，连接到VL为双节电池充电。
• 编程浮动电压：通过连接1%电阻到VSET引脚来调整浮动电压，若VSET未连接，默认每节电池浮动电压为4.2V。可根据公式计算电阻值。
• 计算电阻值：根据公式[R{CS}=V{CS} / I{BATT}]和[RISET (in k Omega ) =1.65 V / V{CS}]计算RCS和RISET的值，推荐VCS为165mV。
• 连接引脚：将ON连接到PWROK，防止电压未稳定时充电电流开启。同时，要尽量降低外部通晶体管的功耗，可通过降低DCIN输入电源电压或使VDCIN跟踪电池电压来实现。

微处理器控制的多化学体系操作

MAX846A可与低成本微控制器简单接口，使用一个应用电路为镍基和锂离子电池充电。组件选择与独立操作类似，可通过DAC或微控制器的PWM输出调整浮动电压和充电电流。当给镍基电池充电时，可通过OFFV输入禁用浮动电压调节。微控制器只需配置系统的电压和电流水平，检测镍基电池的充电结束并调整电流到涓流，而无需承担调节任务。

高功率多化学体系离线充电器

该应用电路通过向输入电源提供光反馈，最小化通晶体管的功耗。离线AC/DC转换器使PNP两端保持1.2V电压，可支持比传统电源更高的充电电流。

六、总结

MAX846A作为一款成本节约型多化学体系电池充电系统芯片，凭借其多化学体系兼容性、独立调节环路、高精度参考、内置功能以及节省空间等优点，为电池充电系统的设计提供了一个优秀的解决方案。无论是独立锂离子充电器、微处理器控制的多化学体系充电器，还是高功率多化学体系离线充电器，MAX846A都能发挥其独特的优势。电子工程师在设计电池充电系统时，可以充分利用其特性和功能，结合具体应用需求，优化电路设计，开发出性能稳定、成本低廉的充电系统。你在实际应用中是否使用过类似的芯片？遇到过哪些问题和挑战呢？欢迎在评论区分享交流。