CN3702 一款鋰電池充電芯片

大家在學(xué)習(xí)智能車(chē)或者飛行器的時(shí)候，是不是外接一個(gè)電池？最近剛好學(xué)習(xí)了一款充電芯片，來(lái)和大家分享一下，也算是我的一點(diǎn)點(diǎn)筆記。

一款7.4V鋰電池，基本上也滿足了單片機(jī)的外設(shè)，如果需要12V或者24V的電壓，請(qǐng)大家換成對(duì)應(yīng)的電池，充電芯片也有對(duì)應(yīng)的，基本上大同小異。

充電芯片是CN3702，一款PWM降壓模式雙節(jié)鋰電池充電管理集成電路，獨(dú)立對(duì)鋰電池充電進(jìn)行自動(dòng)管理，具有封裝外形小，外圍元器件少和使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。它具有恒流和恒壓充電模式，非常適合鋰電池的充電。在恒壓充電模式，CN3702將電池電壓調(diào)制在8.4V，精度為±1%；在恒流充電模式，充電電流通過(guò)一個(gè)外部電阻設(shè)置。

下圖就是該芯片的IO引腳：

下圖就是該芯片的參考電路圖：

當(dāng)VCC管腳電壓大于低壓鎖存閾值，并且大于電池電壓時(shí)，充電器正常工作，對(duì)電池充電。如果電池電壓低于5.6V，充電器自動(dòng)進(jìn)入涓流充電模式，此時(shí)充電電流為所設(shè)置的恒流充電電流的15%。當(dāng)電池電壓大于5.6V，充電器進(jìn)入恒流充電模式，此時(shí)充電電流由內(nèi)部的200mV基準(zhǔn)電壓和一個(gè)外部電阻RCS設(shè)置，即充電電流為200mV/RCS。當(dāng)電池電壓繼續(xù)上升接近恒壓充電電壓時(shí)，充電器進(jìn)入恒壓充電模式，充電電流逐漸減小。當(dāng)充電電流減小到EOC管腳電阻設(shè)置的值時(shí)，充電結(jié)束，DRV管腳輸出高電平。漏極開(kāi)路輸出管腳內(nèi)部的晶體管關(guān)斷，輸出為高阻態(tài)；另一個(gè)漏極開(kāi)路輸出管腳內(nèi)部的晶體管接通，輸出低電平，以指示充電結(jié)束狀態(tài)。

為了監(jiān)測(cè)電池溫度，需要在TEMP管腳和GND管腳之間連接一個(gè)10kΩ的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。如果電池溫度超出正常范圍，充電過(guò)程將被暫停，直到電池溫度回復(fù)到正常溫度范圍內(nèi)為止。CN3702內(nèi)部還有一個(gè)過(guò)壓比較器，當(dāng)BAT管腳電壓由于負(fù)載變化或者突然移走電池等原因而上升時(shí)，如果BAT管腳電壓上升到恒壓充電電壓的1.08倍時(shí)，過(guò)壓比較器動(dòng)作，關(guān)斷片外的P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，充電器暫時(shí)停止，直到BAT管腳電壓回復(fù)到恒壓充電電壓以下。在某些情況下，比如在電池沒(méi)有連接到充電器上，或者電池突然斷開(kāi)，BAT管腳的電壓可能會(huì)達(dá)到過(guò)壓保護(hù)閾值。此為正?，F(xiàn)象。

以下就是充電電流與充電電壓的關(guān)系：

以下是充電器狀態(tài)和LED的關(guān)系：

為了保證CN3702能夠正常工作和提高轉(zhuǎn)換效率，在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，需要考慮下面幾點(diǎn)：

(1)為了保證盡可能低的電磁輻射，兩個(gè)二極管，P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，電感和輸入濾波電容的引線 要盡量短。輸入電容的正極到P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的距離也要盡量短。

(2)在COM1，COM2和COM3管腳的回路補(bǔ)償元件的接地端要接到CN3702的模擬地(GND)，這樣可以避免開(kāi)關(guān)噪聲影響回路的穩(wěn)定性。

(3)輸出電容的接地端和輸入電容的接地端要先接到同一塊銅皮再返回系統(tǒng)的地端。

(4)模擬地和流經(jīng)大電流(功率地)的地要獨(dú)自返回系統(tǒng)地。

(5) CN3702的GND管腳和PGND管腳也具有散熱的功能，所以接地的銅皮面積要盡可能大。對(duì)于輸入電壓比較高或者片外P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電容比較大的情況，此點(diǎn)尤其重要。

(6)將充電電流檢測(cè)電阻RCS靠近電感的輸出端，其放置方向要保證從芯片的CSP管腳和BAT管腳到RCS的連線比較短。CSP管腳和BAT管腳到RCS的連線要在同一層次上，而且距離要盡可能小。

(7)為了保證充電電流檢測(cè)精度，CSP管腳和BAT管腳要直接連接到充電電流檢測(cè)電阻上。如下圖所示：

如果你遇到充電之后，電壓很明顯低于8.4V的情況，請(qǐng)通過(guò)以下情況解決：

降低第7腳電阻；降低充電電流；增大輸入電容和輸出電容值；降低輸出電池接插件的接觸阻抗。

如果你接入的是高電壓，一般大于20V時(shí)，由于電源導(dǎo)線的寄生電感和輸入電容以及PCB板布局布線產(chǎn)生的寄生電容影響，在上電和掉電瞬間產(chǎn)生浪涌電壓，如果浪涌電壓超過(guò)一定的值，會(huì)損壞CN3702。遇到這種情況時(shí)，可以參考下面的優(yōu)化電路。其中紅色框內(nèi)是優(yōu)化后的電路部分。