双电池系统电源选择器MAX1773/1773A

摘要：MAX1773/1773A是用于双电池系统的电源选择器，它允许外部控制器去管理双电池组、适配器输入、电池充电器和系统负载所需的电源连接。文中介绍了MAX1773/1773A的特点、引脚功能、内部结构和工作原理，给出了MAX1773/1773A的典型工作电路。 关键词：MAX1773/1773A 双电池系统 电源选择器 1 概述 MAX1773/1773A是用于双电池系统的电源选择器，是为笔记本和亚笔记本电脑、PDA、便携式终端、网络图形输入板（tablet）及双电池便携式设备而专门设计的。MAX1773/1773A的主要特点如下： ●采用获得专利的7—MOSFET拓扑技术，降低系统成本； ●可自动检测和响应低电源电压、电池嵌入和移出及AC适配器的出现等； ●可直接驱动P沟道MOSFET； ●带有简化的电源管理μP固件（firmware）； ●允许电源管理μP进入待机模式，从而延长电源寿命； ●AC适配器输入电压范围为4.75～28V； ●内含1mA驱动能力的LDO稳压器； ●采用小尺寸20引脚TSSOP封装。 2 引脚功能与内部结构 MAX1773/1773A的引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所列。 表1 MAX1773/1773A的引脚功能 引 脚名 称 功 能 1 BATA 电池A连接端 2 THMA 热敏电阻A输入端 3 CHGA 到电池A的充电通路MOSFET的开漏栅极驱动器 4 DISA 到电池A的放电通路MOSFET的栅极驱动器，可在VEXTLD到VEXTLD～9.5V间切换 5 COMA 到电池A的通路MOSFET栅极驱动器，可在VEXTLD到VEXTLD～9.5V转换 6 GND 地 7 MINV 最小工作电压设置点，电池电压转换设备点是5VMINV 8 EXTLD 连接外部负载，与PDS、DISA和DISB脚MOSFET的源极连接 9 PDS AC适配器MOSFET的栅极驱动器 10 ACDET AC适配器检测输入端 11 BATSTAT 开漏电池状态输出，用一支上拉电阻连接到系统逻辑电源 12 ACPRES 开漏AC存在输出，用一支上拉电阻连接到系统逻辑电源 13 BATSEL 电池选择数字输入端，用于选择为哪一只电池充电或放电 14 TCOM 设置外部热敏电阻解扣点，用于为检测电池的存在而设置的热敏电阻的电压电平 15 VDD 线性稳压器输出端 16 COMB 到电池B的通路MOSFET的栅极驱动器，可在VBATB到VBATB～9.5V转换 17 DISB 到电池B的放电通路MOSFET栅极驱动器，可在VEXTLD到VEXTLD～9.5V间转换 18 CHGB 到电池B的充电通路MOSFET开漏栅极驱动器 19 THMB 热敏电阻B输入端 20 BATB 电池B连接端图2是MAX1773/1773A的内部电路组成。 3 应用电路与工作原理 MAX1773/1773A的标准应用电路如图3所示。 该电路的功能原理如下： 3.1 电池检测 MAX1773/1773A通过检测电池热敏电阻的电压VTHM来确定电池的存在。器件将该电压与热敏电阻解扣点VTCOMP相比较，如果VTHM-VTCOMP,ACPRES=0 （2）标准电池状态 当AC适配器电源不存在时，MAX1773/1773A可利用电池对负载供电，ATSEL允许一个外部控制器去选择电池。表3列出了通常控制操作下的简化标准电池状态。而且电池切换锁存、低电池电压锁定和放电电池锁定均支持该状态表。 表3 简化标准电池状态（不带锁定） 脚BATSEL 电池A 脚VBATA 电池B 脚VBATB 脚BATSTAT 连接情况 0 存在 >5VMINV %26;#215; %26;#215; 0 电池A连接到负载 %26;#215; 存在 >5VMINV 不存 %26;#215; 0 电池A连接到负载 %26;#215; 存在 >5VMINV %26;#215; <5VMINV 0 电池A连接到负载 %26;#215; %26;#215; <5VMINV 存在 >5VMINV 1 电池B连接到负载 %26;#215; 不存在 %26;#215; 存在 >5VMINV 1 电池B连接到负载 1 %26;#215; %26;#215; 存在 >5VMINV 1 电池B连接到负载（3）启动状态 当VACDET在启动升高时，即在没有AC适配器的情况下而由电池对MAX1773/1773A加电时，IC处于启动状态（如表4所列）。一旦VACDET升至2.2V以上，器件将进入标准电池或AC适配器状态。 表4 启动状态 VBATA VBATA 电池A 电池B 连接情况 >5VMINV %26;#215; 存在 %26;#215; 电池A连接到负载 <5VMINV >5VMINV 存在存在电池B连接到负载 %26;#215; >5VMINV 不存在存在电池B连接到负载 %26;#215; %26;#215; 不存在不存在不连接 <5VMINV <5VMINV %26;#215; %26;#215; 不连接 <5VMINV %26;#215; %26;#215; 不存在不连接 %26;#215; <5VMINV 不存在 %26;#215; 不连接 3.3 典型操作 图4所示是利用MAX1773/1773A、两个3-cell锂电池组和一个20V AC适配器组成的系统的充/放电周期图，开始时，当AC适配器加电后，由于没有电池并且选电池A，此时BATSTAT=BATSEL=I，表明电池A不出现且不能连接电池A的充电通路。如果外部控制器轮询（polled），BATSTAT将回复到BATSEL（0），表明电池B不存在。 当t=t1时，电池A被嵌入，MAX1773/1773A连接电池A的充电通路。为指示电池A出现，BATSTAT变化到BATSEL（0）。 t=t2时，电池B被嵌入，BATSTAT状态不改变，表明电池A存在。 t=t3时，AC适配器撤除，MAX1773/1773A自动断开电池A的放电通路。ACPRES变为1，表明AC适配器不存在。BATSTAT=BATSEL（0）表明电池A存在并对负载加电。在t3与t4之间，电池A放电。 t=t4时，电池A的电压降至5VMIN以下，IC将自动断开电池A的放电通路并连接至电池B的放电通路。此时BATSTAT变为BATSEL（1），表明电池A不再给负载供电。 t=t5时，BATSTAT变为高以使外部控制器能够捕捉到MAX1773/1773A，同时改变BATSEL使BATSTAT停留在1，以表示电池B存在并给负载供电。 t=t6时，电池B降至5VMINV以下，MAX1773/1773A自动断开电池B的放电通路。同时连接至电池A的放电通路。BATSTAT变化到BATSEL（0），表明电池B不再供应负载。此时，外部控制器发出一个系统关闭命令，电源电流急剧降低。 t=t7时，AC适配器重新连接到系统。MAX1773/1773A自动断开电池A的放电通路，并连接到AC适配器的负载通路（PDS开关），同时还连接电池B的充电通路。此刻BATSTAT变为BATSEL（1），表明电池B存在；ACPRES变为0，则表明AC适配器也存在。 图3 t=t8时，外部控制器识别电池B充电，并且将BATSEL变化到电池A。BATSTAT变为BATSEL（0），表明电池A存在。 t9之后，电池完全被充电，系统开始为另一个周期作准备。 3.4 MAX1773/1773A的差别 （1）PDS FET开关 MAX1773：如果电池B（A）被选择但不存在，并且电池A（B）嵌入但电压低于5VMINV，此时若接入适配器，脚PDS外部的MOSFET（PDS FET）不导通；MAX1773A：当上述情况发生时，PDS FET被使能导通。 （2）选择的电池存在但欠压 MAX1773在选择的电池存在但电压低于5VMINV时，如在未选择的插槽（slot）中插入电压高于5VMINV的电池，那么，在TCOMP脚变为高电平后，如果未选择电池的THMA或THMB脚有效，MAX1773将不能使未选择的电池放电。 MAX1773A由于THMA或THMB及TCOMP引脚变为使能并不重要，因此，MAX1773A不会遭遇MAX1773的情况。 图4 （3）当适配器撤除时，切换到未选择的电池 MAX1773：当选择的电池存在并低于5VMINV而未选择的电池存在但高于5VMINV时，未选择电池的放电通路使能。尔后，如果施加AC适配器，则被选择电池的充电通路使能。而当AC适配器移开时，MAX1773不能切换到未选择的电池。 MAX1773A：在上述情况中，当AC适配器移开时，可能发生三种情况：第一是充电器获得输入电流限制条件，充电器电流减小到零时），此时在AC适配器移开时，允许未选择的电池放电；第二是充电器存在并对选择的电池充电；第三是充电器对所选择的电池充电，但在电池被充分充电之前仍支持系统负载，此时AC适配器将被移开而不允许未选择电池放电。 4 结束语 采用BiMOS工艺并集成了5245个晶体管的MAX1773和MAX1773A可用来为多电源系统提供控制逻辑以驱动外部P沟道MOSFET，从而使AC适配器和双电池组能够选择充电和放电，同时可基于电源的出现和电池状态来选择电池电压的情况。