脉冲模式智能充电开关UBA2008

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%26;#215;３ｍｍ ＨＶＳＯＮ１０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。