MAX1772：低成本多化学电池充电器的理想之选

在电子设备的电池充电领域，一款高效、多功能且低成本的充电器控制芯片往往能为产品带来显著优势。今天，我们就来深入了解一下MAXIM公司的MAX1772，这是一款高度集成的多化学电池充电器控制IC，能简化精确高效充电器的构建。

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一、产品概述

MAX1772是一款高度集成的多化学电池充电器控制IC，它能简化精确高效充电器的构建。该芯片使用模拟输入来控制充电电流和电压，可由主机编程或硬连线设置。通过采用带同步整流的降压拓扑结构，实现了高效率充电。同时，它还能对从交流适配器汲取的最大电流进行编程，避免在同时为负载和电池充电器供电时使交流适配器过载，从而降低交流适配器的成本。此外，MAX1772还提供了用于监测从交流适配器汲取的电流、电池充电电流以及交流适配器是否存在的输出。

二、产品特性

2.1 输入电流限制

具有输入电流限制功能，能有效保护电路，避免因电流过大对设备造成损坏。

2.2 高精度输出

在0°C 至 +85°C的温度范围内，使用内部参考时输出电压精度可达±0.5%，确保充电过程的稳定性和准确性。

2.3 可编程充电电流

可编程电池充电电流大于4A，可根据不同的电池需求进行灵活调整。

2.4 模拟输入控制

通过模拟输入控制充电电流和充电电压，方便用户进行个性化设置。

2.5 多电池化学兼容性

能够为任何电池化学类型充电，包括锂离子（Li+）、镍镉（NiCd）、镍氢（NiMH）、铅酸等，具有广泛的适用性。

2.6 高电压范围

支持高达18.2V（最大）的电池电压，输入电压范围为8V至28V，适应不同的电源环境。

2.7 高效率

效率大于95%，能有效减少能量损耗，提高充电效率。

2.8 低 dropout 操作

具有99.99%（最大）的占空比，可实现低dropout操作，确保在不同负载条件下都能稳定充电。

三、应用领域

MAX1772适用于多种电子设备，如笔记本和亚笔记本电脑、个人数字助理（PDA）、手持终端等。这些设备通常对电池充电的效率和精度有较高要求，MAX1772正好能满足这些需求。

四、引脚配置

MAX1772采用28引脚的QSOP封装，各引脚功能如下：	PIN	NAME	FUNCTION
1	DCIN	充电电压输入
2	LDO	设备电源供应，输出5.4V线性稳压器，需用1µF电容旁路到GND
3	CLS	源电流限制输入，用于设置输入源的电流限制
4	REF	4.096V电压参考，需用1µF电容旁路到GND
5	CCS	输入电流调节环路补偿点，需连接0.01µF电容到GND
6	CCI	输出电流调节环路补偿点，需连接0.01µF电容到GND
7	CCV	电压调节环路补偿点，需串联1kΩ电阻和0.1µF电容到GND
8, 9	GND	模拟地
10	ICHG	用于监测充电电流，是电池输出电流的缩放副本，若不用需连接到GND
11	ACIN	交流检测输入，检测交流适配器电压是否可用
12	ACOK	交流检测输出，当ACIN小于REF/2时为高电平
13	REFIN	参考输入，允许ICTL和VCTL引脚具有比例范围以提高DAC精度
14	ICTL	用于设置最大输出电流，范围为REFIN/32到REFIN
15	VCTL	用于设置最大输出电压，范围为0到REFIN
16	CELLS	用于设置电池单元数量的三电平输入
17	BATT	电池电压输入
18	CSIN	输出电流检测负输入
19	CSIP	输出电流检测正输入，需连接电流检测电阻到CSIN
20	PGND	功率地
21	DLO	低侧功率MOSFET驱动输出，连接到低侧nMOS栅极
22	DLOV	低侧驱动电源
23	LX	高侧功率MOSFET驱动的功率连接，连接到高侧nMOS源极
24	DHI	高侧功率MOSFET驱动输出，连接到高侧nMOS栅极
25	BST	高侧功率MOSFET驱动的功率连接，需连接0.1µF电容从LX到BST
26	CSSN	充电器输入电流检测负输入
27	CSSP	充电器输入电流检测正输入，需连接电流检测电阻到CSSN
28	IINP	用于监测系统输入电流，是输入电流的缩放副本，若不用需连接到GND

五、电气特性

5.1 电源和LDO稳压器

• DCIN输入电压范围：8V至28V。
• DCIN欠压锁定：下降阈值为7.0 - 7.4V，上升阈值为7.5 - 7.85V。
• DCIN静态电流：在8.0V < VDCIN < 28V时，为2.7 - 6.0mA。
• LDO输出电压：在8.0V < VDCIN < 28V且无负载时，为5.25 - 5.55V。
• LDO负载调节：在0 < ILDO < 10mA时，为34 - 100mV。
• LDO欠压锁定：在VDCIN = 8.0V时，阈值为3.20 - 5.15V。
• REF输出电压：在0 < IREF < 500µA时，为4.072 - 4.120V。
• REF欠压锁定：下降阈值为3.1 - 3.9V。

5.2 开关稳压器

• 最小关断时间：在VBATT = 16.8V时，为1.00 - 1.50µs。
• 最大导通时间：为5 - 15ms。
• 振荡器频率：为400kHz。
• DLOV电源电流：在DLO低电平时，为5 - 10µA。
• BST电源电流：在DHI高电平时，为6 - 15µA。
• LX输入偏置电流：在VDCIN = 28V，VBATT = VLX = 20V时，为150 - 500µA。
• LX输入静态电流：在VDCIN = 0V，VBATT = VLX = 20V时，为0.3 - 1.0µA。
• DHI最大占空比：为99.0 - 99.9%。
• DHI导通电阻高：在VBST - VLX = 4.5V，IDHI = +100mA时，为4 - 7Ω。
• DHI导通电阻低：在VBST - VLX = 4.5V，IDHI = -100mA时，为1 - 2Ω。
• DLO导通电阻高：在VDLOV = 4.5V，IDLO = +100mA时，为4 - 7Ω。

5.3 误差放大器

• GMV放大器跨导：在VCTL = REFIN，VBATT = 16.8V，CELLS = LDO时，为0.0625 - 0.250µS。
• GMI放大器跨导：在ICTL = REFIN，VCSIP - VCSIN = 150.4mV时，为0.5 - 2µS。
• GMS放大器跨导：在VCLS = 2.048V，VCSSP - VCSSN = 102.4mV时，为0.5 - 2µS。
• CCI/CCS/CCV钳位电压：在0.25V < VCCI, VCCS, VCCV < 2.0V时，为150 - 600mV。

5.4 电流和电压设置

• 充电电流精度：当ICTL = REFIN时，为 -8% 至 +8%；当ICTL = REFIN/32时，为 -55% 至 +55%。
• ICTL、VCTL、REFIN输入偏置电流：在VVCTL = VICTL = VREFIN = 3V和VDCIN = 0，VVCTL = VICTL = VREFIN = 5V时，为 -1 至 +1µA。
• ICTL掉电模式阈值电压：为REFIN /100 至 REFIN /33 V。
• 电池调节电压精度：当VVCTL = VREFIN（2、3或4节电池）时，为 -0.5% 至 +0.5%；当VVCTL = VREFIN/20（2、3或4节电池）时，为 -0.5% 至 +0.5%。
• REFIN范围：为2.0 - 3.6V。
• REFIN欠压锁定：为1.20 - 1.92V。
• ICHG跨导：在VICHG到(VCSIP - VCSIN)；VCSIP - VCSIN = 0.185V；VICHG = 0V, 3.0V时，为0.95 - 1.05µS。
• ICHG精度：在VCSIP - VCSIN = 0.185V时，为 -5% 至 +5%；在VCSIP - VCSIN = 0.05V时，为 -10% 至 +10%。
• IINP跨导：在VIINP到(VCSSP - VCSSN)；VCSSP - VCSSN = 0.185V；VIINP = 0V, 3.0V时，为0.85 - 1.15µS。
• IINP电流精度：在VCSSP - VCSSN = 0.185V时，为 -15% 至 +15%；在VCSSP - VCSSN = 0.05V时，为 -20% 至 +20%。
• CSSP - CSSN精度：在VCSSP - VCSSN = 0.08V，VCLS = 1.6V和VCSSP - VCSSN = 0.2V，CLS = REF时，为 -10% 至 +10%。
• CSSP + CSSN输入电压范围：为8.0 - 28V。

5.5 逻辑电平

• CELLS输入低电压：为0.2V。
• CELLS输入中电压：为0.4V LDO - 0.5V。
• CELLS输入高电压：为VLDO - 0.25V LDO。
• CELLS输入偏置电流：在VCELLS = 0V或VLDO时，为 -10 至 +10µA。
• ACOK灌电流：在VACOK = 0.4V时，为1mA。
• ACOK泄漏电流：在VACOK = 5.5V时，为 -1 至 +1µA。

六、典型工作特性

6.1 负载瞬态响应

在电池移除和重新插入、负载电流阶跃等情况下，MAX1772都能表现出良好的响应特性，确保电池充电的稳定性。

6.2 线路瞬态响应

对输入电压的变化能快速响应，保证电池充电不受输入电压波动的影响。

6.3 效率特性

在不同的电池电流和控制模式下，效率都能保持在较高水平，体现了其高效的充电性能。

七、详细工作原理

7.1 充电电压设置

MAX1772使用高精度电压调节器进行充电电压调节。VCTL输入可在0至REFIN（≈3.3V）范围内调整电池输出电压。电池电压计算公式为： [V{BATT }= CELLS timesleft(V{REF}+left(frac{V{REF }}{10} × frac{V{V C T L}}{V_{REFIN }}right)right)] 其中，CELLS是用于选择电池单元数量的编程输入。通过内部误差放大器（GMV）在CCV处进行补偿，以维持电压调节。

7.2 充电电流限制设置

ICTL输入用于设置最大充电电流，充电电流由连接在CSIP和CSIN之间的电流检测电阻RS2决定。标称差分电压为204mV，对于0.05Ω的检测电阻，最大充电电流为4A。电池充电电流的计算公式为： [I{CHG}=frac{V{REF }}{RS 2} × frac{V{ICTL }}{V{REFIN }} × frac{1}{20}] 当ICTL低于REFIN/55（典型值）时，设备将关闭。ICHG电流是电池输出电流的缩放副本，用于监测充电电流。

7.3 输入电流限制设置

输入电流调节器可在输入电流超过设定的输入电流限制时，通过减小充电电流来限制源电流。内部放大器将CSSP和CSSN之间的电压与CLS处的电压进行比较，VCLS可通过REF和GND之间的电阻分压器设置。连接CLS到REF可实现最大输入电流限制。

7.4 AC适配器检测

通过电阻分压器将AC适配器电压连接到ACIN，以检测AC电源是否可用。ACOK是开漏输出，当ACIN小于REF/2时为高电平。

7.5 电流测量

ICHG用于监测电池充电电流，其输出电压范围为0至3V，电压与输出电流成正比，计算公式为： [V{ICHG}=ICHG × RS 2 × GICHG × R 9] IINP用于监测系统输入电流，输出电压范围为0至3V，电压与输出电流成正比，计算公式为： [V{IINP }=I{SOURCE } × RS 1 × G{IINP } × R 10]

7.6 LDO稳压器

LDO提供5.4V电源，可提供高达15mA的电流。MOSFET驱动器由DLOV和BST供电，需连接到LDO。LDO还提供4.096V参考（REF）和大部分控制电路，需用1µF电容旁路。

7.7 DC - DC转换器

采用带自举NMOS高侧开关和低侧NMOS同步整流器的降压调节器。控制方案为恒定关断时间可变频率、逐周期电流模式，关断时间取决于BATT电压，最大导通时间为10ms，可实现>99%的占空比和连续导通。

7.8 MOSFET驱动器

低侧驱动器输出DLO在0至DLOV之间摆动，DLOV通常通过滤波器连接到LDO。高侧驱动器输出DHI从VLX到VBST摆动，当低侧驱动器导通时，BST上升到比DLOV低一个二极管电压。DLOV需用RC电路滤波，截止频率约为50kHz。

7.9 Dropout操作

MAX1772具有99.99%的占空比能力，最大导通时间为10ms，关断时间为1µs，可实现仅受DC - DC转换器组件电阻损耗限制的dropout性能。

7.10 补偿

三个调节环路（输入电流限制、充电电流限制和充电电压限制）可分别通过CCS、CCI和CCV引脚进行补偿。电流环路在CCI和CCS处用0.01µF电容接地进行补偿，电压调节环路在CCV处通过连接串联RC网络到GND进行补偿。

八、组件选择

8.1 MOSFETs和肖特基二极管

• 肖特基二极管D1在插入AC适配器时为负载供电，需能够提供由RS1设置的最大电流。
• 高侧开关N1的电流额定值至少为8A，导通电阻（RDS(ON)）为50mΩ或更小，驱动电流应小于10mA。
• 低侧开关N2的电流额定值至少为8A，RDS(ON)为100mΩ或更小，总栅极电荷小于10nC。
• D3