Microchip MCP73871鋰電池充電管理控制方案

　　Microchip 公司的MCP73871是具有系統負載均衡功能的分立式鋰離子/ 鋰聚合物電池充電管理控制器， 能夠在輸入端和電池間自主選擇電源： 單節鋰離子電池或輸入電源（ac-dc 墻式適配器或USB端口）。 MCP73871 器件采用恒流/ 恒壓（CC/CV）充電算法，充電終止點可選。廣泛用在GPS / 導航儀，PDA和智能電話，便攜式媒體播放器和MP3 播放器，數碼相機，藍牙耳機和便攜式醫療設備等。本文介紹了MCP73871的主要特性， 功能框圖，典型應用以及MCP73871評估板特性，電路圖以及所用材料清單(BOM)。

　　MCP73871：具有系統負載均衡功能的分立式鋰離子/ 鋰聚合物電池充電管理控制器

　　MCP73871 器件為實現系統負載均衡和采用 ac-dc 墻式適配器或USB 端口電源對鋰離子/ 鋰聚合物電池充電提供了完全集成的線性解決方案。它能夠在輸入端和電池間自主選擇電源。 該器件不僅體積小而且需要的外部元件數少，因而非常適合于便攜式應用。

　　MCP73871 器件可以自動選擇提供給系統負載的電源，單節鋰離子電池或輸入電源（ac-dc 墻式適配器或USB端口）。MCP73871 器件完全滿足USB 規范規定的電流消耗限制。在采用ac-dc 墻式適配器給系統供電時，外部電阻會將充電電流的最大幅值設置為1A ，能夠支持系統負載和電池充電電流之和小于等于1.8A的場合。MCP73871 器件采用恒流/ 恒壓（CC/CV）充電算法，充電終止點可選。

　　有以下4種可供選擇的固定恒壓選項：4.10V、4.20V、4.35V 或4.40V 以滿足新興的電池充電要求。在大功率或高環境溫度條件下，MCP73871 器件還會根據管芯溫度來限制充電電流。這種根據溫度進行調節的功能縮短了充電時間，同時也保證了器件的可靠性。

　　MCP73871 器件帶有電池電量低指示、電源電壓正常指示和兩個充電狀態指示，其輸出可與LED連接或是與主控單片機通信。 MCP73871器件在環境溫度在 -40°C 至+85°C 的范圍內的各項指標完全正常。

MCP73871特性

　　集成系統負載均衡和電池充電管理功能
　　為系統供電和給鋰離子電池充電同時進行
　　電壓與電流比例控制（Voltage Proportional Current Control， VPCC）確保系統負載的優先級高于鋰離子電池充電電流
　　通過理想二極管的通斷實現低損耗的電源通路管理
　　完整的線性充電管理控制器
　　集成了傳輸晶體管
　　集成了電流檢測
　　集成了反向放電保護
　　可選的輸入電源：USB 端口或AC-DC 墻式適配器
　　預設的高精度充電電壓：
　　4.10V、4.20V、4.35V 或4.40V
　　±0.5% 穩壓容差
　　可進行熱調節的恒流/ 恒壓（Constant Current /Constant Voltage ， CC/CV）操作
　　總輸入電流的最大值控制在1.8A
　　可編程快速充電電流（采用電阻控制）范圍：50 mA 至1A
　　電阻可編程充電終止設定點
　　可選的USB 輸入電流控制
　　絕對最大值：100 mA （低） / 500 mA （高）
　　自動再充電
　　自動充電結束控制
　　帶使能/ 禁止控制的安全定時器
　　給深度耗盡的電池進行0。1C 預充電
　　電池溫度監視器
　　欠壓鎖定（Undervoltage Lockout， UVLO）
　　電池電量低指示（LBO）
　　電源電壓正常指示 （PG）
　　充電狀態和故障條件指示
　　溫度范圍：-40°C 至85°C
　　封裝：20 引腳QFN （4 mm×4 mm）

MCP73871應用：

　　GPS / 導航儀
　　PDA和智能電話
　　便攜式媒體播放器和MP3 播放器
　　數碼相機
　　藍牙耳機
　　便攜式醫療設備
　　座式充電器/ 擴展底座
　　玩具

圖1.MCP73871功能框圖

MCP73871 評估板

　　在便攜式電子設計中，空間和復雜度是要考慮的兩個關鍵因素。高度集成的MCP73871 器件包含了開發新型鋰離子/ 鋰聚合物電池供電產品所需的眾多元件， 跨越了設計屏障，滿足了便攜式電子設計的要求。

　　MCP73871 器件僅需要極少的外部元件就能分別向系統負載供電以及給單節鋰離子電池充電。當未施加輸入電源或其電量不夠時，鋰離子電池就會變為主電源或充當輔助電源來提供所需的系統負載電流。開發MCP73871 評估板的目的是幫助產品設計人員采用頗受歡迎的Microchip 帶系統負載均衡功能的分立式鋰離子電池充電管理控制器來簡化產品的設計，縮短產品的設計時間。

　　MCP73871 評估板演示了Microchip 的MCP73871 “帶系統負載均衡功能的分立式線性鋰離子/ 鋰聚合物電池充電管理控制器”的功能。

　　MCP73871 評估板被設計為向系統負載和預設充電電壓為4.2V （MCP73871 還有4.1V、4.35V 和4.4V 穩壓選項）的單節鋰離子電池提供至少為1.5A 的總電流。

　　MCP73871 評估板具有兩個撥動開關（dip switch）用來選擇輸入電流的極限值。第一個撥動開關（SW2）用于在Ac-Dc 適配器和USB 端口（AC/USB）之間選擇輸入電源。第二個撥動開關（SW1）用于在500 mA 高電流USB 端口或100 mA 低電流USB端口（高/ 低）之間進行選擇。 當用SW2 選擇了USB作為電源時，輸入電流的極限值由USB 規范規定。

　　當用SW2 選擇交流適配器時，快速充電電流的最大值由電阻（RPROG1）設定為1A，充電終止電流由電阻（RPROG3）設定為100 mA。

　　MCP73871 評估板提供了三個狀態LED，兩個作為充電狀態輸出，一個作為電源電壓正常指示燈。

MCP73871 評估板套件包含：

　　MCP73871 評估板， 102-00183
　　模擬和接口產品演示板光盤（DS21912）
　　MCP73871 Evaluation Board Users Guide （DS51755）
　　MCP73871 數據手冊“Stand-Alone Linear Li-Ion / Li-Poly Battery Charge and
　　System Load Sharing Management Controller”（DS22090）
　　MCP73871 評估板演示了采用Microchip 的分立式線性鋰離子電池充電器實現系統電源通路和負載均衡管理控制的解決方案。當斷開輸入電源時，鋰離子電池也能給系統負載供電。MCP73871 提供的大量器件選項，使其可在各種應用中使用。欲了解更多的器件選項，請參見MCP73871 數據手冊（DS22090A_CN）和/ 或聯系當地的Microchip 技術支持。

　　可作為參考設計的典型應用有智能電話、PDA、便攜式媒體播放器、MP3 播放器、數碼相機、手持式醫療設備、藍牙耳機、 超移動PC 和便攜式發報機。