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应用指南 DA1468x电池充电 AN-B-035 摘要 本文件描述了使用DA1468x对锂离子或锂聚合物电池进行的充电操作.

AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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2016 Dialog Semiconductor 目录 摘要.1 目录.2 表一览.2 图列表.2

1 术语与定义

3 2 参考文献

3 3 简介

4 3.1 概述

4 3.2 范围

4 4 电路示意图

4 5 输入电源

5 5.1 外部元件.5 5.2 输入电压和电流要求.5

6 充电过程概述.6

7 安全要求

7 7.1 内部保护电路提供的安全.7 7.2 DA1468x提供的安全保护

7 7.3 在限定的温度范围内运行.8

8 SDK中有关充电的工具包

9 附录 A 全部充电参数

10 A.1 充电参数.10 A.1.1 USB配置

10 A.1.2 充电算法配置

11 A.1.3 充电参数

12 修订记录

14 表一览 图1: 外部元件和锂电池与DA1468x之间的连接

4 图2: 锂电池充电的四个阶段.6 图3: NTC热敏电阻与DA1468x的连接.8 图4: 电池充电曲线举例

12 图列表 表1: 充电安全要求

7 表2: SDK充电工具包

9 表3: USB配置寄存器.10 表4: 充电算法的配置设定.11 表5: 特定电池类型的配置设定

12 AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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1 术语与定义 CDP 充电下行端口 DCP 专用充电端口 IPRECHG 预充电电流 Li-Ion 锂离子(电池) Li-Po 锂聚合物(电池) NTC 负温度系数 PS2 个人系统2 SDP 标准下行端口 USB 通用串行总线 VPRECHG 预充电电压 VRECHG 再充电电压Etc.

2 参考文献 [1] 笔记本型个人电脑中锂离子二次电池安全使用指南,JEITA规范,2007年4月. [2] S-8261系列,单节电池组电池保护IC,Seiko. AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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3 简介 3.1 概述 Dialog生产的DA1468x系列芯片具有充电电路,能够对可充电电池进行充电. 3.2 范围 能够支持一些电池的化学类型,但DA1468x设备的最新固件版本支持锂离子或锂聚合物电池充电(其它 电池类型可能在未来得到支持).该设备不支持化学电池的自动检测.

4 电路示意图 如图1所示电池和外部元件应连接到DA1468x. 图1: 外部元件和锂电池与DA1468x之间的连接 Input power 输入功率 Battery with internal protection 电池内部保护 AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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5 输入电源 DA1468x可由下面列出的任何一个电源进行供电. 专有充电器 PS2端口 USB 端口 专用充电端口(DCP) 标准下行端口(SDP) 充电下行端口(CDP) 5.1 外部元件 外部元件0.4 Ω电阻器和10μF电容器应尽可能近地连接至DA1468x的Vbus引脚. 5.2 输入电压和电流要求 Vbus引脚的输入电压应介于4.2 V至5.75 V之间. 输入电源应能提供的最大电流必须至少等于电池容量与DA1468x在Active模式下使用的电流之和.建议 电源输入的最大电流应至少为电池容量的1.5倍(如:对于100 mAh 的电池,最大电流应至少为

150 mAh ). 注意:在某些情况下,USB端口的最大电流可限制为100 mA.供应的电流低于建议值可能造成电池更长 的充电时间. AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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6 充电过程概述 如图 2中所示,充电解决方案适用于操作的四个主要阶段,其取决于电池电压: 1. 电池低电压标志着深度放电的电池.因此,它必须通过低电流值进行充电,直到其达到阈值( Vprechg).这个阶段被称为预充电阶段.在这个阶段,充电电流被称为预充电电流(Iprechg), 建议将其设置为电池容量的2%. 2. 一旦电池电压升高到Vprechg阈值,就可以以规定的最大充电电流进行充电.建议该阶段充电电流 设定为电池容量的70%.这个阶段被称为恒流阶段. 3. 在电池电压升高到设定的稳定电压后,充电过程进入这一阶段,称为恒定电压阶段.在这个阶段, 充电电流降低,直到充电电流等于电池容量的10%,在这之后,充电过程停止对电池充电,且电池 被认为已达到完全充满的状态.锂离子电池的典型调节电压为4.2V. 4. 电池充满电后进入该阶段.在这个阶段,充电过程定期监视电池电压,如果电压下降到Vrechg(再 充电电压),则充电过程进入阶段2,充电过程继续在这个阶段循环. 图2: 锂电池充电的四个阶段 AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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7 安全要求 当正确给锂离子或锂聚合物可充电电池充电时,需要考虑几个因素(如:在操作限值内).不正确地 操作电池或在电池限值外充电可能会导致电池熔化(或甚至爆炸).所有锂离子和锂聚合物电池有一 个内部保护电路,防止电池出现严重充电或放电的情况,出现该情况取决于电池的化学组成、大小及 制造商.表 1显示了锂电池充电解决方案应考虑的所有安全参数. 表1: 充电安全要求 编号 安全要求详情

1 Vbus短路保护

2 电源线接头松动(电源线上快速开/关电压)保护

3 电池电压Vbat短路保护

4 开路电池电压保护(在充电过程的任何阶段移除电池)

5 反向电池极性保护

6 电池电芯充电保护

7 电池化学变化保护

8 死电池充电保护

9 过电压充电保护

10 过电流充电保护

11 欠电压放电保护

12 长时间预充电保护

13 恒定电流长时间充电保护

14 恒定电压时间充电保护

15 低温保护

16 高温保护 电池的内部保护电路满足其中一些安全要求,DA1468x的硬件和固件满足一些安全参数. 7.1 内部保护电路提供的安全 大多数锂离子电池配备了内置的保护电路.保护电路的一个示例即基于SeikoS-8261设备[2].保护电 路适用于保护出现以下情况的单节锂离子/锂聚合物电池: 过压充电 欠压放电 过流充电 过流放电(短路) 7.2 DA1468x提供的安全保护 DA1468x的硬件和软件提供以下保护: 欠压放电(DA1468x中可设置电压限度,其可高于内部保护电路提供的电压).DA1468x支持掉电检 测,当电池电压下降到低于2.5 V时,断开DC-DC.软件可设置DA1468x在LDO运行中操作的最低电压 (在断开DC-DC后). 过电压充电(电压可在设备中设置).用户可设定最大充电电压(默认为4.2 V),当达到最大电 压时,软件充电算法断开充电电源. AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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2016 Dialog Semiconductor 过流充电(硬件中最大设置为400 mA,DA1468x中可设置下限). 长时间预充电保护(时间可在DA1468x中设置). 恒定电流长时间充电保护(时间可在DA1468x中设置). 恒定电压长时间充电保护(时间可在DA1468x中设置). 通过拟合外部元件的电池低温保护(NTC热敏电阻和电阻器,如图 1所示). 通过拟合外部元件的电池高温保护(NTC热敏电阻和电阻器,如图 1所示). 7.3 在限定的温度范围内运行 给电池充电应只能在电池的允许的运行温度内进行.温度下限和上限由电池的制造商确立.电阻器应 串联到NTC热敏电阻,该热敏电阻应安装在电池上.电阻器的值应等于(或接近)NTC热敏电阻在温度 上限时的电阻值.使用DA1468x测量温度应通过测量NTC热敏电阻和连接的电阻器之间的电压,如图

1 所示.当条件许可时(在CHARGER_CTR1_REG中NTC_禁用 = 0),若温度不在运行温度范围内,则充电 电路将自动停止充电过程. 设定低温值,使得电压=7/8 VDD.设定高温值,使得电压=1/2 VDD. 注:日本电子与信息技术产业协会和日本电池协会定义了规范参考[1].该规范确立了三种充电算法的 方法-一种用于低温,一种用于中温,另一种用于高温充电.DA1468x只支持一种充电算法,因其温度 范围在40 °C至100 °C之间. 图3: NTC热敏电阻与DA1468x的连接 AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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8 SDK中有关充电的工具包 SDK 1.0.6版本和更高版本可为客户提供最简单的充电参数设置方式,以完成产品的充电解决方案.工 具箱假定客户正在使用USB配置的默认值.对于默认USB配置和充电算法值,请参见附录 A. SDK工具包可提供用户可在规定范围内所设置四个参数的访问.范围之外的值是不允许的,因为它可能 会损坏电池,导致电池出现故障. 表2: SDK充电工具包 工具包参数 范围 备注 电池容量

20 mAh-500 mAh 输入正确的电池容量. (警告:输入前应与电池制造商检查该值) 最大电池电压 4.2 V至4.4 V 电池电压可设定为高于4.2 V. (警告: 较高电压可比4.2 V更快地降解电池) 最大充电电流

10 mA 至400 mA 正常情况下充电电流是电池容量的100%.如果将充电电 流设定为电池容量的70%,则电池的寿命将会增加. (警告:设定值高于100%可能有害,并且只能在咨询电 池制造商后才能设定.SDK不允许用户输入一个超过电池 容量150%的值,即使该值在规定范围内) 预充电电池电压 2.9 V至3.1V 输入所使用电池的规定预充电电压. (默认值 = 3.05 V) 预充电电流

1 mA至5mA 正常情况下预充电电流是电池容量的2% (警告:SDK不允许用户输入一个超过电池容量5%的值, 即使该值在规定范围内) AN-B-035 DA1468x电池充电 应用指南 修订版本1.1 2016年7月14日CFR0014

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2016 Dialog Semiconductor 附录 A 全部充电参数 A.1 充电参数 完整的充电解决方案配置可以分为三个部........