脉冲智能充电开关管理论文

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1概述

飞利浦公司推出的UBA2008芯片是一种用于脉冲模式充电的智能充电开关IC。该器件内部集成了低欧姆阻值的功率开关，可用作单节锂离子电池或3节镍氢电池在预充电模式或快速充电模式下的充电控制。该芯片的电流限制、过压保护、热保护和静电放电（ESD）保护等集成安全机制可确保其安全操作。UBA2008的主要特点如下：

●是一种0．25Ω的低欧姆充电开关，带软开／关切换和可调电流限制；

●带有0．25Ω的反向开关和内部电流限制功能；

●预充电电流为130mA；

●具有电池过压和欠压保护功能；充电器过压保护可到20V的脱扣点，反极性保护可降至－20V；

●带有过热保护功能，内置门限温度为150℃滞后温度为20℃；

●可进行充电器检测和内部电流感测；

●ESD性能符合IEC61000－4－2标准；

●采用3×3mmHVSON10封装，具有优良的热性。

2电路结构及引脚功能

UBA2008采用10引脚HSVON10（SOT650－1）封装，其引脚排列如图1所示。

UBA2008的引脚功能如下：

RLIMF（脚1）：该脚连接一只电阻到地，可用作快速充电模式的电流限制。快速充电电流的可调节范围为50mA～2A，具体充电电流可由该脚外部连接的电阻确定；

REVMOD（脚2）：反向模式控制数字输入；

VSS（脚3）：接地端；

BAT（脚4、5）：连接电池；

CHG（脚6、7）：这两个引脚可作为充电器输入／反向模式输出引脚；

CHGOK－N（脚8）：充电器检测输出。当VCHG小于2．5V时，如果REVOMD为低，则该脚输出高阻抗；而当VCHG小于VBAT时，如果REVMOD为高，则该脚输出也是高阻抗。

PWMMOD（脚9）：PWM模式数字输入；

MODE（脚10）：充电模式数字输入。

3工作原理

UBA2008芯片集成了充电开关和数字控制电路，其内部结构如图2所示。

3．1数字控制

UBA2008的工作状态依赖于三个数字控制信号，

3．2工作模式

UBA2008的工作模式包括关断（OFF）模式、关闭（SHUTDOWN）模式、慢充和快充电模式、反向模式和反向慢充及快充电模式。

在关断模式下，充电器与电池之间的电流通路完全被断开，IC内部所有电路截止，电池不被加载。当脚REVMOD为低而脚PWMMOD为高，或脚REVMOD为低而脚CHGOK＿N为高时，UBA2008进入关断模式。

关闭模式时，脚BAT与脚CHG之间的充电通路将被断开。电路将在以下三种情况下进入关闭状态：第一是在脚BAT上检测到过电压时；第二是在反向模式时，脚BAT上出现欠电压。第三是在芯片过热时。一般情况下，过电压关闭可通过拔出充电器墙上插头来复位。

当输入脚MODE、PWMMOD和REVMOD上的电压为低电平，且充电器输入电压至少是2．5V和VCHG大于VBAT时，电路将进入慢充电模式。此时电池上将施加一个恒定电流。而当BAT脚电压超过最大电池电压或芯片温度过高时，慢充电模式停止。

当脚MODE为高电平而脚PWMMOD及REVMOD为低时，电路进入快速充电模式。此时流过开关的电流可由电流限制电路来进行监视。其限流值可通过脚RLIMF上的外接电阻来调节，范围为50mA～2A。而当BAT脚电压增加到最大电池电压以上或芯片结温太高时，快速充电模式停止。

当脚REVMOD和PWMMODE上的输入信号被拉高时，反向模式开关被触发。通过反向模式开关的电流由电流限制电路监视。当反向模式开关电流超过设定电流限制时，电流限制电路将减小驱动电压，以保持恒流特性。当VBAT小于2．7V时，反向模式自动截止并恢复到关闭模式。

当UBA2008的脚CHG连接到充电器时，反向慢充电模式相当于慢充电模式。而当无充电器出现时，电路则等效于反向模式。

当充电器连接到CHG脚时，反向快速充电模式与快速充电模式相当。而当充电器不出现时，反向快速充电模式等效于反向模式。当电流从充电器流向电池时，电流限制可以通过UBA2008脚RLIMF上的外接电阻来调节，范围为50mA～2A。

图3

4应用电路

UBA2008充电开关芯片与PCF50601和主控制器的电路连接如图3所示。UBA2008内部的充电开关与反向开关连接于充电器输入端脚CHG和BAT脚之间，开关的工作状态可由UBA2008的脚2、脚9和脚10上的数字控制输入来决定。这种智能充电开关具有软开关特性。通过UBA2008脚CHG的电流一般不是突然增加到设定值（1A）的，而是呈近似线性关系缓慢增加。

在慢充电和快速充电模式下，电流从充电器流向电池。而在反向模式下，电流则从电池流向充电器。UBA2008脚1上的接地电阻RRLIMF可用于设置快速充电限制电流（50mA～2A）。脚1上的电压VRIMF与通过开关的电流ICHG成正比。