雙電池系統電源選擇器MAX1773/1773A
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摘要：MAX1773/1773A是用于雙電池系統的電源選擇器，它允許外部控制器去管理雙電池組、適配器輸入、電池充電器和系統負載所需的電源連接。文中介紹了MAX1773/1773A的特點、引腳功能、內部結構和工作原理，給出了MAX1773/1773A的典型工作電路。
1 概述
MAX1773/1773A是用于雙電池系統的電源選擇器，是為筆記本和亞筆記本電腦、PDA、便攜式終端、網絡圖形輸入板（tablet）及雙電池便攜式設備而專門設計的。MAX1773/1773A的主要特點如下：
●采用獲得專利的7―MOSFET拓撲技術，降低系統成本；
●可自動檢測和響應低電源電壓、電池嵌入和移出及AC適配器的出現等；
●可直接驅動P溝道MOSFET；
●帶有簡化的電源管理μP固件（firmware）；
●允許電源管理μP進入待機模式，從而延長電源壽命；
●AC適配器輸入電壓范圍為4.75～28V；
●內含1mA驅動能力的LDO穩壓器；
●采用小尺寸20引腳TSSOP封裝。
2 引腳功能與內部結構
MAX1773/1773A的引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所列。
表1 MAX1773/1773A的引腳功能
| 引 腳 | 名 稱 | 功 能 |
| 1 | BATA | 電池A連接端 |
| 2 | THMA | 熱敏電阻A輸入端 |
| 3 | CHGA | 到電池A的充電通路MOSFET的開漏柵極驅動器 |
| 4 | DISA | 到電池A的放電通路MOSFET的柵極驅動器，可在VEXTLD到VEXTLD～9.5V間切換 |
| 5 | COMA | 到電池A的通路MOSFET柵極驅動器，可在VEXTLD到VEXTLD～9.5V轉換 |
| 6 | GND | 地 |
| 7 | MINV | 最小工作電壓設置點，電池電壓轉換設備點是5VMINV |
| 8 | EXTLD | 連接外部負載，與PDS、DISA和DISB腳MOSFET的源極連接 |
| 9 | PDS | AC適配器MOSFET的柵極驅動器 |
| 10 | ACDET | AC適配器檢測輸入端 |
| 11 | BATSTAT | 開漏電池狀態輸出，用一支上拉電阻連接到系統邏輯電源 |
| 12 | ACPRES | 開漏AC存在輸出，用一支上拉電阻連接到系統邏輯電源 |
| 13 | BATSEL | 電池選擇數字輸入端，用于選擇為哪一只電池充電或放電 |
| 14 | TCOM | 設置外部熱敏電阻解扣點，用于為檢測電池的存在而設置的熱敏電阻的電壓電平 |
| 15 | VDD | 線性穩壓器輸出端 |
| 16 | COMB | 到電池B的通路MOSFET的柵極驅動器，可在VBATB到VBATB～9.5V轉換 |
| 17 | DISB | 到電池B的放電通路MOSFET柵極驅動器，可在VEXTLD到VEXTLD～9.5V間轉換 |
| 18 | CHGB | 到電池B的充電通路MOSFET開漏柵極驅動器 |
| 19 | THMB | 熱敏電阻B輸入端 |
| 20 | BATB | 電池B連接端 |
圖2是MAX1773/1773A的內部電路組成。
3 應用電路與工作原理
MAX1773/1773A的標準應用電路如圖3所示。
該電路的功能原理如下：
3.1 電池檢測
MAX1773/1773A通過檢測電池熱敏電阻的電壓VTHM來確定電池的存在。器件將該電壓與熱敏電阻解扣點VTCOMP相比較，如果VTHM-VTCOMP，則認為電池存在。反之則認為電池未出現，不對其進行充/放電。
圖2
3.2 工作模式
MAX1773/1773A可提供三種工作模式，即AC適配器狀態、標準電池狀態和啟動狀態。
（1）AC適配器狀態
MAX1773/1773A通過感測腳ACDET上的電壓來檢測AC適配器的存在。當VACDET超過電池電壓或達到4.75V時，IC將利用AC適配器對負載加電。若選擇的電池存在，IC則連接到所選擇電池的充電通路。AC適配器狀態如表2所列。
表2 AC適配器狀態
| 腳BATSEL | 電池A | 電池B | 腳BATSTAT | 連接情況 |
| 0 | 存在 | 0 | AC適配器連接到負載，電池A的充電通路連接 | |
| 0 | 不存在 | 1 | AC適配器連接到負載 | |
| 1 | 存在 | 1 | AC適配器連接到負載，電池B的充電通路連接 | |
| 1 | 不存在 | 0 | AC適配器連接到負載 |
表2中，X為不關心情況，電池存在時VTHMVTCOMP；電池不存在時，VTHM>VTCOMP,ACPRES=0
（2）標準電池狀態
當AC適配器電源不存在時，MAX1773/1773A可利用電池對負載供電，ATSEL允許一個外部控制器去選擇電池。表3列出了通常控制操作下的簡化標準電池狀態。而且電池切換鎖存、低電池電壓鎖定和放電電池鎖定均支持該狀態表。
表3 簡化標準電池狀態（不帶鎖定）
| 腳BATSEL | 電池A | 腳VBATA | 電池B | 腳VBATB | 腳BATSTAT | 連接情況 |
| 0 | 存在 | >5VMINV | 0 | 電池A連接到負載 | ||
| 存在 | >5VMINV | 不存 | 0 | 電池A連接到負載 | ||
| 存在 | >5VMINV | 5VMINV | 0 | 電池A連接到負載 | ||
| 5VMINV | 存在 | >5VMINV | 1 | 電池B連接到負載 | ||
| 不存在 | 存在 | >5VMINV | 1 | 電池B連接到負載 | ||
| 1 | 存在 | >5VMINV | 1 | 電池B連接到負載 |
（3）啟動狀態
當VACDET在啟動升高時，即在沒有AC適配器的情況下而由電池對MAX1773/1773A加電時，IC處于啟動狀態（如表4所列）。一旦VACDET升至2.2V以上，器件將進入標準電池或AC適配器狀態。
表4 啟動狀態
| VBATA | VBATA | 電池A | 電池B | 連接情況 |
| >5VMINV | 存在 | 電池A連接到負載 | ||
| 5VMINV | >5VMINV | 存在 | 存在 | 電池B連接到負載 |
| >5VMINV | 不存在 | 存在 | 電池B連接到負載 | |
| 不存在 | 不存在 | 不連接 | ||
| 5VMINV | 5VMINV | 不連接 | ||
| 5VMINV | 不存在 | 不連接 | ||
| 5VMINV | 不存在 | 不連接 |
3.3 典型操作
圖4所示是利用MAX1773/1773A、兩個3-cell鋰電池組和一個20V AC適配器組成的系統的充/放電周期圖，開始時，當AC適配器加電后，由于沒有電池并且選電池A，此時BATSTAT=BATSEL=I，表明電池A不出現且不能連接電池A的充電通路。如果外部控制器輪詢（polled），BATSTAT將回復到BATSEL（0），表明電池B不存在。
當t=t1時，電池A被嵌入，MAX1773/1773A連接電池A的充電通路。為指示電池A出現，BATSTAT變化到BATSEL（0）。
t=t2時，電池B被嵌入，BATSTAT狀態不改變，表明電池A存在。
t=t3時，AC適配器撤除，MAX1773/1773A自動斷開電池A的放電通路。ACPRES變為1，表明AC適配器不存在。BATSTAT=BATSEL（0）表明電池A存在并對負載加電。在t3與t4之間，電池A放電。
t=t4時，電池A的電壓降至5VMIN以下，IC將自動斷開電池A的放電通路并連接至電池B的放電通路。此時BATSTAT變為BATSEL（1），表明電池A不再給負載供電。
t=t5時，BATSTAT變為高以使外部控制器能夠捕捉到MAX1773/1773A，同時改變BATSEL使BATSTAT停留在1，以表示電池B存在并給負載供電。
t=t6時，電池B降至5VMINV以下，MAX1773/1773A自動斷開電池B的放電通路。同時連接至電池A的放電通路。BATSTAT變化到BATSEL（0），表明電池B不再供應負載。此時，外部控制器發出一個系統關閉命令，電源電流急劇降低。
t=t7時，AC適配器重新連接到系統。MAX1773/1773A自動斷開電池A的放電通路，并連接到AC適配器的負載通路（PDS開關），同時還連接電池B的充電通路。此刻BATSTAT變為BATSEL（1），表明電池B存在；ACPRES變為0，則表明AC適配器也存在。
圖3
t9之后，電池完全被充電，系統開始為另一個周期作準備。
3.4 MAX1773/1773A的差別
（1）PDS FET開關
MAX1773：如果電池B（A）被選擇但不存在，并且電池A（B）嵌入但電壓低于5VMINV，此時若接入適配器，腳PDS外部的MOSFET（PDS FET）不導通；MAX1773A：當上述情況發生時，PDS FET被使能導通。
（2）選擇的電池存在但欠壓
MAX1773在選擇的電池存在但電壓低于5VMINV時，如在未選擇的插槽（slot）中插入電壓高于5VMINV的電池，那么，在TCOMP腳變為高電平后，如果未選擇電池的THMA或THMB腳有效，MAX1773將不能使未選擇的電池放電。
MAX1773A由于THMA或THMB及TCOMP引腳變為使能并不重要，因此，MAX1773A不會遭遇MAX1773的情況。
圖4
MAX1773：當選擇的電池存在并低于5VMINV而未選擇的電池存在但高于5VMINV時，未選擇電池的放電通路使能。爾后，如果施加AC適配器，則被選擇電池的充電通路使能。而當AC適配器移開時，MAX1773不能切換到未選擇的電池。
MAX1773A：在上述情況中，當AC適配器移開時，可能發生三種情況：第一是充電器獲得輸入電流限制條件，充電器電流減小到零時），此時在AC適配器移開時，允許未選擇的電池放電；第二是充電器存在并對選擇的電池充電；第三是充電器對所選擇的電池充電，但在電池被充分充電之前仍支持系統負載，此時AC適配器將被移開而不允許未選擇電池放電。
4 結束語
采用BiMOS工藝并集成了5245個晶體管的MAX1773和MAX1773A可用來為多電源系統提供控制邏輯以驅動外部P溝道MOSFET，從而使AC適配器和雙電池組能夠選擇充電和放電，同時可基于電源的出現和電池狀態來選擇電池電壓的情況。
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