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隨著(zhù)當今數碼電子產(chǎn)品功能的不斷增加，LCD屏幕越來(lái)越大，以及不斷增強的多媒體視屏功能，市面上鋰離子/聚合物電池的容量也做得越來(lái)越大。與此同時(shí)，消費者對縮短大容量電池的充電時(shí)間提出了期望。為了能更快速有效地對這些大容量電池進(jìn)行充電，以滿(mǎn)足消費者不斷增長(cháng)的需求，無(wú)錫芯朋微電子推出了大電流鋰離子電池充電芯片AP5056。 AP5056是可以對單節鋰離子或鋰聚合物可充電電池進(jìn)行恒流/恒壓充電的充電器電路。器件內部采用PMOSFET架構，應用時(shí)不需要外部另加阻流二極管。熱反饋電路可以自動(dòng)調節充電電流，使器件在功耗比較大或者環(huán)境溫度比較高的情況下將芯片溫度控制在安全范圍內。 AP5056只需要極少的外圍元器件，可以適應USB 電源和適配器電源工作，非常適用于便攜式應用的領(lǐng)域。充電輸出電壓為4.2V，充電電流的大小可以通過(guò)一個(gè)外部電阻設置。在恒壓充電階段中，當充電電流降至設定值1/10 時(shí)，AP5056將終止充電循環(huán)。 
圖1：AP5056管腳圖。 當輸入電壓(交流適配器或者USB電源)掉電時(shí)，AP5056自動(dòng)進(jìn)入低功耗的睡眠模式，此時(shí)電池的電流消耗小于2微安。其它功能包括輸入電壓過(guò)低鎖存、芯片使能輸入、自動(dòng)再充電、電池溫度監控以及狀態(tài)指示等功能。 充電過(guò)程：AP5056在整個(gè)電池充電過(guò)程中有四種基本充電模式：涓流充電、恒流充電、恒壓充電和充電完成與再充電。 涓流充電：充電開(kāi)始前，AP5056先檢查輸入電源，當輸入電源大于最小工作電壓或欠壓鎖定閾值，并且芯片使能端接高電平時(shí)，AP5056開(kāi)始對電池充電。AP5056先檢查電池的狀態(tài)。如果電池電壓高于3V，充電器則進(jìn)入恒流充電；而如果電池電壓低于3V時(shí)，充電器則進(jìn)入涓流充電模式。涓流充電電流是恒流充電電流的十分之一(還是以恒定充電電流為1A舉例，則涓流充電電流為100mA)，涓流充電狀態(tài)一直保持延續到AP5056芯片探測到電池電壓達到3V后結束，之后進(jìn)入恒流充電階段。
圖2：AP5056封裝。 恒流充電：恒流充電模式中，充電電流由PROG腳與GND間的電阻RPROG確定。(參見(jiàn)下文“可編程的充電電流”) IBAT = (VPROG/ RPROG)·1000 (VPROG的典型值為1V) AP5056進(jìn)入恒流充電模式中后，將一直按設定的電流值保持充電，直到電池慢慢到達電壓調節點(diǎn)4.2V，轉而進(jìn)入恒壓充電。恒壓充電：在電池電壓慢慢接近4.2V時(shí)，充電器就漸漸轉為恒壓充電。此時(shí)原先的恒流充電電流也慢慢減小，并隨著(zhù)電池容量越來(lái)越接近最大容量而急劇下降。 充電完成與再充電：當充電電流被探測到減小至恒流充電電流的10%后，充電器終止向電池充電，進(jìn)入低功耗的待機模式。 在待機模式下，AP5056會(huì )繼續檢測電池端的電壓，如果電池電壓降到4.05V以下，則充電器將再次向電池充電。 可編程的充電電流：AP5056的充電電流由連接在PROG腳與GND之間RPROG電阻來(lái)確定，計算公式如下： IBAT = (VPROG/ RPROG)·1000 (VPROG的典型值為1V) 例如，客戶(hù)需要得到一個(gè)1A的充電電流的話(huà)，根據公式得到 1A = (1/ RPROG)·1000，解方程式得VPROG = 1000Ω，即VPROG = 1KΩ 圖3顯示了RPROG為1K和2K時(shí)，不同的電源輸入Vcc 與充電電流Ibat之間的關(guān)系圖，可以看到充電輸出電流基本沒(méi)有很大變化，只與RPROG的設定值有關(guān)系。
典型應用電路 圖4給出的是典型的應用電路，電路中R1, R2由NTC熱敏電阻值來(lái)確定。設熱敏電阻在最低工作溫度時(shí)的電阻為RTL，在最高工作溫度時(shí)的電阻為RTH(RTL與RTH的數據可查電池廠(chǎng)方數據或做實(shí)驗得到)，則R1，R2的阻值分別為：
圖4：AP5056應用電路。 如果用戶(hù)只關(guān)心高溫保護，而不用關(guān)心低溫保護，則可將R2去掉，只保留R1，這時(shí)R1的計算公式變?yōu)椋?br />
直流適配器與USB組合的方案 當充電器需要直流適配器與USB充電兩者都能用時(shí)，可采用圖5所示的方案。方案中，假如使用USB口進(jìn)行供電的話(huà)，MOS-P門(mén)極接地，USB電源通過(guò)MOS-P導通至VCC，同時(shí)MOS-N處于關(guān)斷狀態(tài)，PROG上的編程電阻為2K，即充電電流設定為500mA，這樣可防止USB接口被充電器拉死；而當采用5V直流適配器的時(shí)候，適配器電流通過(guò)肖特基二極管加至VCC腳，MOS-P由于門(mén)極為高電平而被截止，不會(huì )對USB口產(chǎn)生影響。同時(shí) MOS-N由于門(mén)極為高電平而導通，此時(shí)PROG腳上的編程電阻相當于1K(2個(gè)2K電阻并聯(lián))，即設定充電電流為1A，來(lái)對鋰離子電池進(jìn)行快速充電。
圖5：交流適配器與USB組合的方案。 芯片熱保護功能 利用晶體管PN結的導通電壓隨溫度升高而降低，而其變化值隨溫度的升高而增加的特性，AP5056設計了集成于芯片內部的過(guò)熱保護功能。當內部溫度傳感器升至約125℃以上時(shí)，內部的熱保護電路將自動(dòng)減小充電電流的電流值，隨著(zhù)溫度的不斷升高，當溫度達到 145℃的時(shí)候，則可完全關(guān)閉充電電流。該功能可以讓用戶(hù)放心使用最大功率的充電電流而無(wú)需擔心芯片被損壞。 充電狀態(tài)指示
布板的注意事項 AP5056采用SOP8-PP封裝，芯片底部帶有散熱片，以便于將芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通過(guò)散熱片發(fā)散出去，因此，為了達到較好的散熱效果，散熱片下的PC板銅箔面積要盡可能的寬闊，并將之延伸至外面更大，更寬的銅箔面積，而且需將散熱片與散熱片下的銅箔用焊錫焊接在一起，以增加熱的傳導性；此外，利用多個(gè)通孔將上層銅箔與下層銅箔連接起來(lái)能夠更有效地拓展散熱面積，有利于將熱量散至周?chē)h(huán)境中，增加充電芯片的散熱效果(如圖6所示)。
圖6：AP5056布板示意圖。 在芯片散熱良好的情況下，AP5056可提供電路最大充電電流為1600MA，實(shí)驗中，在室溫狀態(tài)下，充電電流設置為1600MA，連續工作15分鐘，IC表面溫度為60℃；設置為1000MA時(shí)，連續工作15分鐘，IC表面溫度為50℃。 |
