MAX1772：低成本多化學電池充電器的理想之選

在電子設備的電池充電領域，一款高效、多功能且低成本的充電器控制芯片往往能為產品帶來顯著優勢。今天，我們就來深入了解一下MAXIM公司的MAX1772，這是一款高度集成的多化學電池充電器控制IC，能簡化精確高效充電器的構建。

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一、產品概述

MAX1772是一款高度集成的多化學電池充電器控制IC，它能簡化精確高效充電器的構建。該芯片使用模擬輸入來控制充電電流和電壓，可由主機編程或硬連線設置。通過采用帶同步整流的降壓拓撲結構，實現了高效率充電。同時，它還能對從交流適配器汲取的最大電流進行編程，避免在同時為負載和電池充電器供電時使交流適配器過載，從而降低交流適配器的成本。此外，MAX1772還提供了用于監測從交流適配器汲取的電流、電池充電電流以及交流適配器是否存在的輸出。

二、產品特性

2.1 輸入電流限制

具有輸入電流限制功能，能有效保護電路，避免因電流過大對設備造成損壞。

2.2 高精度輸出

在0°C 至 +85°C的溫度范圍內，使用內部參考時輸出電壓精度可達±0.5%，確保充電過程的穩定性和準確性。

2.3 可編程充電電流

可編程電池充電電流大于4A，可根據不同的電池需求進行靈活調整。

2.4 模擬輸入控制

通過模擬輸入控制充電電流和充電電壓，方便用戶進行個性化設置。

2.5 多電池化學兼容性

能夠為任何電池化學類型充電，包括鋰離子（Li+）、鎳鎘（NiCd）、鎳氫（NiMH）、鉛酸等，具有廣泛的適用性。

2.6 高電壓范圍

支持高達18.2V（最大）的電池電壓，輸入電壓范圍為8V至28V，適應不同的電源環境。

2.7 高效率

效率大于95%，能有效減少能量損耗，提高充電效率。

2.8 低 dropout 操作

具有99.99%（最大）的占空比，可實現低dropout操作，確保在不同負載條件下都能穩定充電。

三、應用領域

MAX1772適用于多種電子設備，如筆記本和亞筆記本電腦、個人數字助理（PDA）、手持終端等。這些設備通常對電池充電的效率和精度有較高要求，MAX1772正好能滿足這些需求。

四、引腳配置

五、電氣特性

5.1 電源和LDO穩壓器

• DCIN輸入電壓范圍：8V至28V。
• DCIN欠壓鎖定：下降閾值為7.0 - 7.4V，上升閾值為7.5 - 7.85V。
• DCIN靜態電流：在8.0V < VDCIN < 28V時，為2.7 - 6.0mA。
• LDO輸出電壓：在8.0V < VDCIN < 28V且無負載時，為5.25 - 5.55V。
• LDO負載調節：在0 < ILDO < 10mA時，為34 - 100mV。
• LDO欠壓鎖定：在VDCIN = 8.0V時，閾值為3.20 - 5.15V。
• REF輸出電壓：在0 < IREF < 500μA時，為4.072 - 4.120V。
• REF欠壓鎖定：下降閾值為3.1 - 3.9V。

5.2 開關穩壓器

• 最小關斷時間：在VBATT = 16.8V時，為1.00 - 1.50μs。
• 最大導通時間：為5 - 15ms。
• 振蕩器頻率：為400kHz。
• DLOV電源電流：在DLO低電平時，為5 - 10μA。
• BST電源電流：在DHI高電平時，為6 - 15μA。
• LX輸入偏置電流：在VDCIN = 28V，VBATT = VLX = 20V時，為150 - 500μA。
• LX輸入靜態電流：在VDCIN = 0V，VBATT = VLX = 20V時，為0.3 - 1.0μA。
• DHI最大占空比：為99.0 - 99.9%。
• DHI導通電阻高：在VBST - VLX = 4.5V，IDHI = +100mA時，為4 - 7Ω。
• DHI導通電阻低：在VBST - VLX = 4.5V，IDHI = -100mA時，為1 - 2Ω。
• DLO導通電阻高：在VDLOV = 4.5V，IDLO = +100mA時，為4 - 7Ω。

5.3 誤差放大器

• GMV放大器跨導：在VCTL = REFIN，VBATT = 16.8V，CELLS = LDO時，為0.0625 - 0.250μS。
• GMI放大器跨導：在ICTL = REFIN，VCSIP - VCSIN = 150.4mV時，為0.5 - 2μS。
• GMS放大器跨導：在VCLS = 2.048V，VCSSP - VCSSN = 102.4mV時，為0.5 - 2μS。
• CCI/CCS/CCV鉗位電壓：在0.25V < VCCI, VCCS, VCCV < 2.0V時，為150 - 600mV。

5.4 電流和電壓設置

• 充電電流精度：當ICTL = REFIN時，為 -8% 至 +8%；當ICTL = REFIN/32時，為 -55% 至 +55%。
• ICTL、VCTL、REFIN輸入偏置電流：在VVCTL = VICTL = VREFIN = 3V和VDCIN = 0，VVCTL = VICTL = VREFIN = 5V時，為 -1 至 +1μA。
• ICTL掉電模式閾值電壓：為REFIN /100 至 REFIN /33 V。
• 電池調節電壓精度：當VVCTL = VREFIN（2、3或4節電池）時，為 -0.5% 至 +0.5%；當VVCTL = VREFIN/20（2、3或4節電池）時，為 -0.5% 至 +0.5%。
• REFIN范圍：為2.0 - 3.6V。
• REFIN欠壓鎖定：為1.20 - 1.92V。
• ICHG跨導：在VICHG到(VCSIP - VCSIN)；VCSIP - VCSIN = 0.185V；VICHG = 0V, 3.0V時，為0.95 - 1.05μS。
• ICHG精度：在VCSIP - VCSIN = 0.185V時，為 -5% 至 +5%；在VCSIP - VCSIN = 0.05V時，為 -10% 至 +10%。
• IINP跨導：在VIINP到(VCSSP - VCSSN)；VCSSP - VCSSN = 0.185V；VIINP = 0V, 3.0V時，為0.85 - 1.15μS。
• IINP電流精度：在VCSSP - VCSSN = 0.185V時，為 -15% 至 +15%；在VCSSP - VCSSN = 0.05V時，為 -20% 至 +20%。
• CSSP - CSSN精度：在VCSSP - VCSSN = 0.08V，VCLS = 1.6V和VCSSP - VCSSN = 0.2V，CLS = REF時，為 -10% 至 +10%。
• CSSP + CSSN輸入電壓范圍：為8.0 - 28V。

5.5 邏輯電平

• CELLS輸入低電壓：為0.2V。
• CELLS輸入中電壓：為0.4V LDO - 0.5V。
• CELLS輸入高電壓：為VLDO - 0.25V LDO。
• CELLS輸入偏置電流：在VCELLS = 0V或VLDO時，為 -10 至 +10μA。
• ACOK灌電流：在VACOK = 0.4V時，為1mA。
• ACOK泄漏電流：在VACOK = 5.5V時，為 -1 至 +1μA。

六、典型工作特性

6.1 負載瞬態響應

在電池移除和重新插入、負載電流階躍等情況下，MAX1772都能表現出良好的響應特性，確保電池充電的穩定性。

6.2 線路瞬態響應

對輸入電壓的變化能快速響應，保證電池充電不受輸入電壓波動的影響。

6.3 效率特性

在不同的電池電流和控制模式下，效率都能保持在較高水平，體現了其高效的充電性能。

七、詳細工作原理

7.1 充電電壓設置

MAX1772使用高精度電壓調節器進行充電電壓調節。VCTL輸入可在0至REFIN（≈3.3V）范圍內調整電池輸出電壓。電池電壓計算公式為： [V{BATT }= CELLS timesleft(V{REF}+left(frac{V{REF }}{10} × frac{V{V C T L}}{V_{REFIN }}right)right)] 其中，CELLS是用于選擇電池單元數量的編程輸入。通過內部誤差放大器（GMV）在CCV處進行補償，以維持電壓調節。

7.2 充電電流限制設置

ICTL輸入用于設置最大充電電流，充電電流由連接在CSIP和CSIN之間的電流檢測電阻RS2決定。標稱差分電壓為204mV，對于0.05Ω的檢測電阻，最大充電電流為4A。電池充電電流的計算公式為： [I{CHG}=frac{V{REF }}{RS 2} × frac{V{ICTL }}{V{REFIN }} × frac{1}{20}] 當ICTL低于REFIN/55（典型值）時，設備將關閉。ICHG電流是電池輸出電流的縮放副本，用于監測充電電流。

7.3 輸入電流限制設置

輸入電流調節器可在輸入電流超過設定的輸入電流限制時，通過減小充電電流來限制源電流。內部放大器將CSSP和CSSN之間的電壓與CLS處的電壓進行比較，VCLS可通過REF和GND之間的電阻分壓器設置。連接CLS到REF可實現最大輸入電流限制。

7.4 AC適配器檢測

通過電阻分壓器將AC適配器電壓連接到ACIN，以檢測AC電源是否可用。ACOK是開漏輸出，當ACIN小于REF/2時為高電平。

7.5 電流測量

ICHG用于監測電池充電電流，其輸出電壓范圍為0至3V，電壓與輸出電流成正比，計算公式為： [V{ICHG}=ICHG × RS 2 × GICHG × R 9] IINP用于監測系統輸入電流，輸出電壓范圍為0至3V，電壓與輸出電流成正比，計算公式為： [V{IINP }=I{SOURCE } × RS 1 × G{IINP } × R 10]

7.6 LDO穩壓器

LDO提供5.4V電源，可提供高達15mA的電流。MOSFET驅動器由DLOV和BST供電，需連接到LDO。LDO還提供4.096V參考（REF）和大部分控制電路，需用1μF電容旁路。

7.7 DC - DC轉換器

采用帶自舉NMOS高側開關和低側NMOS同步整流器的降壓調節器。控制方案為恒定關斷時間可變頻率、逐周期電流模式，關斷時間取決于BATT電壓，最大導通時間為10ms，可實現>99%的占空比和連續導通。

7.8 MOSFET驅動器

低側驅動器輸出DLO在0至DLOV之間擺動，DLOV通常通過濾波器連接到LDO。高側驅動器輸出DHI從VLX到VBST擺動，當低側驅動器導通時，BST上升到比DLOV低一個二極管電壓。DLOV需用RC電路濾波，截止頻率約為50kHz。

7.9 Dropout操作

MAX1772具有99.99%的占空比能力，最大導通時間為10ms，關斷時間為1μs，可實現僅受DC - DC轉換器組件電阻損耗限制的dropout性能。

7.10 補償

三個調節環路（輸入電流限制、充電電流限制和充電電壓限制）可分別通過CCS、CCI和CCV引腳進行補償。電流環路在CCI和CCS處用0.01μF電容接地進行補償，電壓調節環路在CCV處通過連接串聯RC網絡到GND進行補償。

八、組件選擇

8.1 MOSFETs和肖特基二極管

• 肖特基二極管D1在插入AC適配器時為負載供電，需能夠提供由RS1設置的最大電流。
• 高側開關N1的電流額定值至少為8A，導通電阻（RDS(ON)）為50mΩ或更小，驅動電流應小于10mA。
• 低側開關N2的電流額定值至少為8A，RDS(ON)為100mΩ或更小，總柵極電荷小于10nC。
• D3