MAX712/MAX713：NiCd/NiMH电池快充控制器全方位解读

作为电子工程师，在电池充电设计领域，找到一款合适的充电控制器至关重要。今天就来和大家深入探讨一下Maxim Integrated推出的MAX712/MAX713 NiCd/NiMH电池快充控制器。

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产品概览

基本信息

MAX712/MAX713可对镍氢（NiMH）和镍镉（NiCd）电池进行快速充电，充电直流源需比电池最大电压至少高1.5V，能对1 - 16节串联电池进行充电，充电速率最高可达4C。通过电压斜率检测模数转换器、定时器和温度窗口比较器来判断充电是否完成。器件由板载+5V并联稳压器通过直流源供电，不充电时从电池汲取的最大电流仅为5µA。低侧电流检测电阻可在为电池负载供电的同时调节电池充电电流。

差异与封装

MAX712通过检测零电压斜率来终止快充，而MAX713采用负电压斜率检测方案。两者均有16引脚DIP和SO封装。仅需一个外部功率PNP晶体管、一个阻断二极管、三个电阻和三个电容作为外部组件。此外，还有评估套件可供快速评估线性充电器，如MAX712EVKITDIP。

产品特性解析

充电能力卓越

• 能够快速充电NiMH或NiCd电池，支持1 - 16节串联电池充电，并且在充电时可同时为电池负载供电（线性模式）。
• 快速充电速率范围从C/4到4C，还有C/16的涓流充电速率，并且能自动从快充切换到涓流充电。

  智能充电控制

• 多种检测机制确保充电安全和高效，采用电压斜率、温度和定时器三种方式进行快充截止判断。
• 线性模式功率控制，保证充电过程稳定。不充电时，对电池的最大漏电流仅为5µA，有效延长电池使用寿命。5V并联稳压器可为外部逻辑供电。

技术参数详情

绝对最大额定值

该参数限定了器件的安全使用范围。例如，V+到BATT - 的电压为 - 0.3V至 + 7V，不同封装在不同温度下的连续功率耗散也有明确规定。超出这些额定值可能会对器件造成永久性损坏，所以在设计中必须严格遵守。

电气特性

涵盖了V+电压、BATT+泄漏电流、REF电压等多项参数。以V+电压为例，在5mA < IV+ < 20mA条件下，其范围为4.5V - 5.5V。这些参数为电路设计提供了精确的参考，确保器件在正常工作范围内稳定运行。

引脚功能详解

引脚	名称	功能
1	VLIMIT	设置最大单节电池电压，电池端电压（BATT + - BATT -）不会超过VLIMIT x（电池节数），正常工作时可连接到VREF，也可连接到V+将最大单节电池电压设置为内部预设的1.65V/节。
2	BATT +	电池正极
3、4	PGM0、PGM1	设置要充电的串联电池数量，可通过连接到V+、REF、BATT - 或不连接来设置1 - 16节电池。充电电池节数与编程节数不符可能会影响ΔV快充终止。
5	THI	过温比较器的触发点，当TEMP引脚电压高于THI时，快充结束。
6	TLO	欠温比较器的触发点，若上电时TEMP引脚电压低于TLO，快充将被抑制，直到TEMP高于TLO才会开始。
7	TEMP	热敏电阻温度相关电压的检测输入
8	FASTCHG	开漏快速充电状态输出，快充时吸收电流，快充结束进入涓流充电时停止吸收电流。
9、10	PGM2、PGM3	设置快充的最长允许时间，可通过连接到V+、REF、BATT - 或不连接设置33分钟 - 264分钟的超时时间。PGM3还可设置快充与涓流充电的电流比。
11	CC	恒流调节环路的补偿输入
12	BATT -	电池负极
13	GND	系统地，BATT - 和GND之间的电阻用于监测流入电池的电流。
14	DRV	用于驱动外部PNP电流源的电流吸收端
15	V+	并联稳压器，相对于BATT - 的电压被调节到 + 5V，并联电流为MAX712/MAX713供电。
16	REF	2V参考输出

设计与应用指南

设计步骤

1. 遵循电池制造商建议：根据具体电池，参考最大充电电流和充电终止方法，不同充电速率下NiMH和NiCd电池适用的充电终止方法有所不同。
2. 确定充电速率：MAX712/MAX713最慢的快充速率为C/4，可根据电池容量和充电时间计算所需电流。例如，C/3充电速率下，充电电流计算公式为[IFAST =frac{ (capacity of battery in mAh) }{ (charge time in hours) }] 。同时要考虑充电效率，实际充电时间可能会延长。
3. 确定充电电池数量：通过PGM0和PGM1设置，若电池组超过11节，需注意相关电路设计。充电电池节数与编程节数不符可能会使电压斜率快充终止电路失效。
4. 选择外部直流电源：电源最小输出电压（包括纹波）须大于6V，且比充电时电池最大电压至少高1.5V，这对确保正常快充终止至关重要。
5. 计算功率耗散：对于线性模式设计，使用公式[PDPNP = (maximum wall - cube voltage under - minimum battery voltage) times (charge current] 计算功率PNP和二极管的最坏情况功率耗散。
6. 限制V+电流：将流入V+的电流限制在5mA - 20mA，可使用公式[R 1=( minimum wall - cube voltage - 5 V) / 5 mA] 选择R1。
7. 选择RSENSE：使用公式[RSENSE =0.25 V /(IFAST)] 选择RSENSE。
8. 设置引脚连接：参考表2和表3设置引脚连接，如以C/2速率快充时，将超时时间设置为充电周期的1.5倍或2倍。

充电状态

• 快充状态：在满足特定条件时，如施加电源且检测到电池电流、TEMP温度在TLO和THI之间、电池电压高于欠压锁定（UVLO）电压等，进入快充状态。RSENSE设置快充电流，快充时BATT - 和GND引脚之间的电压差被调节到250mV，DRV根据该电压差调节吸收电流。
• 涓流充电：选择C/2、C、2C或4C的快充速率可确保C/16的涓流充电电流，其他快充速率下涓流充电电流可能不是C/16。可通过增加电流放大器增益来内部设置涓流充电电流。

  应用示例

  文档中给出了充电3节AA、1000mAh NiMH电池的示例，展示了使用MAX712和MAX713在1A速率下充电的结果，为实际应用提供了参考。

总结

MAX712/MAX713 NiCd/NiMH电池快充控制器凭借其卓越的充电能力、智能的控制机制和丰富的功能特性，为电子工程师在电池充电设计中提供了可靠的解决方案。在实际设计过程中，我们需要根据具体需求，严格按照设计步骤和参数要求进行操作，以确保充电系统的安全、高效运行。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。