ROHM BD71631QWZ线性充电器评估板用户指南解读

引言

在电子设备中，电池充电管理是一个关键环节。ROHM的BD71631QWZ线性充电器评估板（BD71631QWZ - EVK - 001）为低电压电池充电提供了一个很好的解决方案。本文将深入解读该评估板的用户指南，为电子工程师在设计相关电路时提供参考。

文件下载：BD71631QWZ-EVK-001.pdf

评估板概述

BD71631QWZ - EVK - 001评估板用于评估线性充电IC BD71631QWZ，它能将5V输入电压转换为4.2V为电池充电。BD71631QWZ的电源输入范围为2.9V至5.5V，通过外部电阻可产生2.0V至4.7V的充电电池电压。在不同的输入电压和压差条件下，充电电流有不同的限制，并且充电电流和终止电流都可以通过外部电阻进行设置。此外，该芯片还具备多种保护功能，如内置的10小时安全定时器、欠压锁定（UVLO）、热关断检测（TSD）和电池过压保护。

应用场景

该充电器适用于低电压电池产品，特别是单节锂离子电池产品。

操作限制

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	条件
输入电压	VIN	4.5	5.0	5.5	V
充电电压	VCHG		4.2		V	RVFB1 = 180kΩ, RVFB2 = 30kΩ
预充电电压	VPRE		0.7		V
再充电电压	VRECHG		3.0		V	RVFBRE1 = 120kΩ, RVFBRE2 = 30kΩ
充电电流	ICHG		98		mA	RICHG1 = 5.1kΩ
终止电流	ITERM		0.98		mA	RITERM = 51kΩ
VOUT泄漏电流	IBAT	0	1	µA	VIN = Open

操作步骤

1. 关闭直流电源，将电源的GND端子连接到评估板的GND1端子。
2. 将直流电源的正端子连接到评估板的VIN引脚。
3. 将可吸收电流的直流电源的正端子连接到评估板的VOUT引脚。
4. 在评估板的VOUT端子和VOUT直流电源的正端子之间连接一个电流表。
5. 在评估板的VOUT端子和GND端子之间连接一个电压表。
6. 打开VOUT的直流电源。
7. 打开VIN的直流电源。将VOUT侧的电源设置为4.2V或更低，充电将开始，电流将通过电流表。

需要注意的是，该评估板不支持热插拔，请勿进行热插拔测试。

充电状态

充电曲线

充电过程分为几个阶段，从停止充电状态开始，当满足一定条件时进入充电阶段。预充电电流IPRE在电池电压达到预充电电压VPRE之前流动，IPRE为ICHG的一半，以恒定电流（CC）充电。当电池电压达到VPRE后，以恒定电流ICHG充电。当电池电压达到VCHG电压时，进入恒定电压（CV）充电阶段，充电电流逐渐减小。当充电电流达到终止电流ITERM时，进入TOP - OFF状态，15秒后进入DONE状态。

充电状态转换条件

序号	状态转换	条件
①	SUSPEND -> CHARGE	UVLO、TSD未检测到，VIN > VBAT + 0.3 V，VBAT过压保护未检测到，温度错误未检测到，且持续满足该条件25 ms
②	CHARGE -> TOP_OFF	充电电流 < ITERM，持续满足该条件25 ms
③	TOP_OFF -> CHARGE	充电电流 > ITERM，持续满足该条件25 ms
④	TOP_OFF -> DONE	持续满足③条件15 s
⑤	CHARGE或TOP_OFF或TEMP_ERROR_1或TEMP_ERROR_2 -> BATTERY_ERROR	VBAT过压保护检测到或10小时安全定时器到期
⑥	DONE -> CHARGE	VBAT < 再充电电压，持续满足该条件25 ms
⑦	CHARGE -> TEMP_ERROR_1或TOP_OFF -> TEMP_ERROR_2	温度错误检测到，持续满足该条件25 ms
⑧	TEMP_ERROR_1 -> CHARGE或TEMP_ERROR_2 -> TOP_OFF	温度错误未检测到，持续满足该条件25 ms
⑨	ALL State -> SUSPEND	UVLO、TSD检测到或VIN < VBAT + 0.3 V

安全定时器和LED控制设置

状态	电池充电	10小时安全定时器	LEDCNT
SUSPEND	停止	停止并复位	Hi - Z
CHARGE	充电	计数	低
TOP_OFF	充电	计数	低
DONE	停止	停止并复位	Hi - Z
BATTERY_ERROR	停止	停止并复位	Hi - Z
TEMP_ERROR_1	停止	计数	Hi - Z
TEMP_ERROR_2	停止	计数	Hi - Z

外围组件设置

充电电压和再充电电压设置

充电电压VCHG和再充电电压VRECHG可以通过外部电阻进行设置，计算公式如下： [V{C H G}=(R F B 1+R F B 2) / R F B 2 × 0.6[V]] [V{RECHG }=(R F B R E 1+R F B R E 2) / R F B R E 2 × 0.6[V]]

同时，在BD71631QWZ的VOUT端子和GND端子之间需要连接容量为10μF或更大的电容。当电池容量过小时，需要连接CSPU以确保稳定运行，CSPU的电容值计算公式为： [C_{S P U}=1 /(2 pi × 300 × R F B 1)[F]]

充电电流和终止电流设置

充电电流ICHG可以通过外部电阻RICHG1进行设置，计算公式为： [I_{C H G}=(500000 / RICHG 1[Omega])[mA]]

终止电流ITERM可以通过外部电阻RITERM进行设置，计算公式为： [I_{TERM }=(50000 / RITERM [Omega])[mA]]

充电电流与电池温度

可以使用NTC热敏电阻来监测电池温度，充电电流会根据电池温度进行控制。通过设置NTC热敏电阻和上拉电阻，可以根据不同温度下NTC端子的电压来设置组件常数。具体计算方法涉及到NTC热敏电阻在不同温度下的电阻值和电压分压，公式较为复杂，需要根据实际情况进行计算。

零件清单

评估板的零件清单包括IC、电容、电阻、LED、连接器等，详细信息如下表所示：	数量	零件编号	类型	值	描述	制造商	零件编号	制造商尺寸（mm(inch)）
1	U1	充电器	线性充电器	BD71631QWZ - E2	ROHM		1.8 x 2.4(0.071x0.094)
1	CVIN1	电容	4.7µF	16V, X5R, ±10%	GRM188R61C475KAAJD	MURATA	1608(0603)
1	CVOUT1	电容	1µF	25V, X5R, ±10%	GRM155R61E105KA12D	MURATA	1005(0402)
...	...	...	...	...	...	...	...

需要注意的是，零件清单中的产品和制造商名称在编写用户指南时是最新的，部分零件可能无法获取，需要根据表中列出的特性选择等效产品。

电路板布局

评估板采用4层FR - 4材料，尺寸为46mm x 36mm x 1.6mm，铜厚为1oz（35μm）。文档中提供了评估板的顶层丝印布局、顶层布局、中间层布局和底层布局的详细信息，工程师可以根据这些信息进行电路板设计。

参考应用数据

文档中还提供了一些参考应用数据，如充电电流与VOUT电压的关系、充电电压与输入电压的关系、VOUT泄漏电流与VOUT电压的关系等，这些数据可以帮助工程师更好地了解评估板的性能。

总结

ROHM的BD71631QWZ线性充电器评估板为低电压电池充电提供了一个可靠的解决方案。通过合理设置外围组件和了解充电状态转换条件，工程师可以设计出满足不同需求的电池充电电路。在使用该评估板时，需要注意操作步骤和安全事项，确保电路的稳定运行。你在设计类似电路时，是否也会遇到这些参数设置和状态转换的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。