MAX1925/MAX1926單節鋰電池開關模式充電器：設計與應用全解析

在電子設備日益普及的今天，鋰電池作為一種高效的儲能裝置，被廣泛應用于各類電子產品中。而鋰電池充電器的性能則直接影響著電池的使用壽命和充電效率。MAX1925/MAX1926單節鋰電池開關模式充電器就是這樣一款性能卓越的產品，下面我們就來詳細了解一下它的特點、工作原理及應用設計。

文件下載：MAX1925.pdf

一、產品概述

MAX1925/MAX1926是一款采用外部PMOS通流元件降壓配置的單節鋰離子（Li+）開關模式電池充電器。它具有充電電流可編程的特點，通過外部電容可以設置最大充電時間。此外，還具備自動輸入電源檢測（ACON輸出）、邏輯控制使能以及使用外部熱敏電阻進行溫度監測等功能。

兩款產品差異

MAX1925在輸入電壓大于6.1V時會禁用充電功能，而MAX1926則可以在輸入電壓為4.25V至12V的范圍內進行充電。

產品封裝與溫度范圍

這兩款產品采用12引腳4mm×4mm薄型QFN封裝，適用于-40°C至+85°C的擴展溫度范圍。同時，還提供評估套件，可加快設計進程。

二、產品特性

封裝小巧

4mm×4mm的小尺寸封裝，為設計節省了空間，適用于對空間要求較高的電子產品。

輸入范圍靈活

MAX1926的輸入范圍為4.25V至12V，能適應多種電源場景；MAX1925在4.5V至6.1V輸入范圍內工作，且在6.1V有過壓鎖定功能。

高精度電池調節

電池調節電壓精度達到±0.75%，能確保電池充電的安全性和穩定性。

充電電流可編程

通過一個電阻即可設置充電電流，方便工程師根據實際需求進行調整。

自動輸入電源檢測

具備自動輸入電源檢測功能，通過ACON輸出指示電源狀態，還設有LED（或邏輯輸出）充電狀態和故障指示器，方便用戶實時了解充電情況。

可編程安全定時器

具有可編程安全定時器，當電池電壓達到4V時會自動重啟充電，保障電池始終處于良好的充電狀態。

熱敏電阻監測輸入

通過外部熱敏電阻監測電池溫度，當溫度異常時會停止充電，確保充電安全。

三、電氣特性

電壓相關參數

• 電源電壓范圍：MAX1925的充電輸入范圍為4.5V至6.1V，MAX1926為4.25V至12V。
• ACON觸發點：不同產品有不同的觸發電壓值，如MAX1925的觸發點在4.17 - 4.43V之間。
• 電壓環路相關：電壓環路設定點為4.1685 - 4.2315V，具有15mV的滯后，還有不同的電池預充電電壓閾值。

電流相關參數

• 充電電流：不同階段的充電電流不同，如Prequal1階段（電池電壓低于2V）為3 - 6mA，Prequal2階段（電池電壓在2V - 3V）充電電流為C/10。
• 電流環路：CS - BATT感測閾值有特定的平均和滯后值，還有滿電池指示的電流閾值。

其他參數

• 驅動功能：EXT的灌/拉電流為1A，導通電阻在5 - 12Ω之間，標稱開關頻率在電池電壓為3.6V、電感為10μH時為235kHz。
• 定時器功能：不同階段的定時器超時時間不同，如滿充電超時時間在CCT = 100nF時為3.02小時，Prequal1和Prequal2也有相應的超時時間，定時器精度在±15%以內。
• CHG輸出：低電流時為7 - 14mA，高漏電流為1μA，故障時閃爍頻率為0.5Hz。
• ACON輸出：高漏電流在0.01 - 1.00μA之間，灌電流為2mA。
• 熱敏電阻監測：不同溫度條件下有不同的感測電流和感測電壓觸發點。

四、充電過程詳解

充電周期啟動條件

當出現以下情況時，MAX1925/MAX1926會啟動預充電（PREQUAL）：

• 連接外部電源。
• 充電完成后電池電壓降至4V。
• EB引腳狀態切換。
• 輸入電源循環。

預充電階段

• PREQUAL1：當電池電壓低于2V時，以4mA的電流對電池進行充電，由內部線性電流源提供。
• PREQUAL2：當電池電壓超過2V時，以編程的快速充電電流的10%（IFASTCHG）對電池進行充電，直至電池電壓達到3V。

快速充電階段

當電池電壓高于3V時，以設定的全電流進行快速充電。在快速充電過程中，充電器先以恒流模式工作，直到電池電壓達到4.2V，然后進入恒壓模式。

充滿電階段

當電池電壓達到調節值且充電電流降至IFASTCHG的1/8以下時，充電器進入滿充電補償模式，此時CHG LED熄滅。在滿充電補償模式下，控制器繼續以恒壓模式工作，除非電池電壓下降。

自動重啟

當電池電壓降至4V且滿充電時間（tFULLCHG）完成后，充電器會自動重啟充電，確保電池始終保持充足的電量。

五、應用設計要點

定時器電容與故障模式

通過在CT引腳連接一個外部電容來設置定時器。一個100nF的電容可將滿充電定時器（tFULLCHG）設置為3小時，Prequal1定時器設置為（tFULLCHG）/1088（10s），Prequal2定時器設置為（tFULLCHG）/17（10.67分鐘）。當安全定時器超時或電池電壓超過4.35V時，會觸發故障報警，CHG輸出閃爍。

電感選擇

為了最小化充電電流誤差，電感L的選擇需要根據以下公式進行計算： [L>frac{left(V{IN}-2 × V{BATT }right) × t{Delay }}{2 × Delta I{CHG}}] 同時，要選擇具有合適RMS和飽和電流額定值的電感，以滿足電路需求。

輸出電容選擇

輸出電容的ESR會影響充電器在電壓調節模式下的開關頻率。為了確保從恒流模式（CCM）到恒壓模式（CVM）的穩定過渡，應選擇具有合適ESR的電容，推薦使用鉭電容，也可以使用帶有串聯電阻的陶瓷電容。

MOSFET選擇

MAX1925/MAX1926驅動外部P溝道MOSFET的柵極，應選擇|VDS,MAX| > VIN且|VGS,MAX| > VIN的MOSFET，并具有較低的RDSON，以降低電阻損耗。

二極管選擇

為了防止電池在電源短路時放電以及保護電路免受負輸入電壓的影響，應在電源和IN之間添加一個肖特基或硅二極管。同時，在關斷周期中，應選擇電流額定值大于VIPK/RSET且電壓額定值大于VIN的肖特基二極管來捕獲電感電流。

熱管理

通過外部熱敏電阻監測電池溫度，當電池溫度低于0°C或高于+50°C時，會停止充電并進入故障模式。可以根據需要調整熱敏電阻的連接方式來調整故障檢測溫度。

六、總結

MAX1925/MAX1926單節鋰電池開關模式充電器具有多種優秀特性，能夠為單節鋰電池提供高效、安全的充電解決方案。在應用設計過程中，工程師需要根據具體需求合理選擇電感、電容、MOSFET和二極管等元件，并注意熱管理和故障處理，以確保充電器的性能和穩定性。大家在實際應用中是否遇到過類似充電器的設計難題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。