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详解SLM6900电源芯片充电过程的解析

Q4MP_gh_c472c21 来源:21ic论坛 作者:woai32lala 2022-05-09 15:13 次阅读

SLM6900是一款常用的充电管理芯片,支持多类型的锂电池或磷酸锂电池,它预置了三节或四节锂电池充电模式,同时也支持通过外围分压电阻调节的其它输出电压模式。由于SLM6900是采用300KHz固定频率的同步降压型转换器,因此具有很高的充电效率,自身发热量极小。

SLM6900包括完整的充电终止电路、自动再充电和一个精确度达±1.0%的充电电压控制电路,内部集成了输入低电压保护、输出短路保护、电池温度保护等多种功能。另外,SLM6900采用的是TSSOP-14L封装,外围应用简单,作为大容量电池的高效充电器。

根据SLM6900的数据手册,我们可以分辨它的引脚,如下图所示,右侧是它的充电电路:

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DRV(引脚1):外接PMOS管栅极驱动端,控制PMOS的通断来给后面电池充电。

PVCC(引脚2):驱动管电源正输入端。

VCC(引脚3):模拟电源正输入端。我们直接把它和引脚2接在一起即可。

NCHRG(引脚4):充电状态指示端。当充电器向电池充电时,该管脚被内部开关拉至低电平,表示充电正在进行;否则该管脚处于高阻态。

NSTDBY(引脚5):电池充饱指示端。当电池已经充饱时,该管脚被内部开关拉至低电平;否则该管脚处于高阻态。

NTC(引脚6):电池温度检测端。将此端接到电池的负温度系数的热敏电阻,若不用这功能,则悬空或接VCC;接地则关闭充电功能,我们把它悬空即可。

SEL(引脚7):电池输出电压方案选择端。若此端接地,则选择为三节锂电池方案;若接VCC,则为四节锂电池方案;若悬空,则电池电压由外接分压电阻决定,我们选择是由外电阻分压的得到。

COMP(引脚8):充电环路稳定性补偿端。接一个串联的电阻和电容到地。

FB(引脚9):电池电压反馈端。在SEL接GND或VCC时,可串联电阻稍微提高充饱电压,以补偿线路和电池内阻损耗;在SEL悬空时,FB端固定为1.205V,由外接分压电阻决定电池充饱电压,我们接的上电阻为820K %0.1,下电阻接的是49.9K %1,则电池充满电的电压应为FB=电池电压*下电阻阻值/(上电阻阻值+下电阻阻值),即电池电压=1.205/下电阻阻值/(上电阻阻值+下电阻阻值)=21.00660320641283V。

ISN(引脚10):充电电流检测负端。将此端接到充电电流设置电阻的负端。

ISP(引脚11):充电电流检测正端。将此端接到充电电流设置电阻的正端。

GND(引脚12):模拟地。我们将它的地都直接连在了一起,大家觉得这有什么问题,希望指教一下。

PGND(引脚13):驱动管地。

GVC(引脚14):驱动管栅电压钳位。此端跟VCC之间接个100nF的电容,使外接驱动管栅电压钳制在不低于VCC-6.3V的范围内。

下图是电源板PCB,它充电芯片的后端其实就是一个buck电路:

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(1)24V输入接在可调电源上。

(2)U3就是我们的充电管理芯片SLMSLM6900。

(3)D6和D7是防止电流倒灌的二极管

(4)D4和D5是续流二极管,PMOS关断时,给电感存储的能量提供泻放回路。

(5)L2是电感,根据手册,我们选择的是10uH。

(6)R2是设置充电电流检测电阻,通过ISP和ISN两端的电压/检测电阻的阻值,可以设定充电的工作电流。我们选择的是0.1R,根据手册,它的充电电流理论上是1.2A。

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(7)R3和R10是通过分压来调节充电电压的,电池电压=1.205/下电阻阻值/(上电阻阻值+下电阻阻值)=21.00660320641283V。

(8)J7接是一个充电电源的指示灯,电阻R1是用来限流,SLM6900包含两个漏极开路输出的状态指示端,充电状态指示端NCHRG和充电满状态指示端NSTDBY。

当输入电压大于电源低电压检测阈值,SLM6900开始对电池充电,NCHRG管脚输出低电平,表示充电正在进行;如果电池电压低于VTRIKL,充电器用小电流对电池进行涓流预充电;恒流模式对电池充电时,充电电流由电阻RS确定;当电池电压接近VFLOAT时,充电电流将逐渐减小,SLM6900进入恒压模式;当充电电流减小到充电结束阈值时,充电周期结束,NCHRG端输出高阻态,NSTDBY端输出低电平。

(9)C5是一个滤波电容,用来使输出的电压波形更平滑。

(10)D10是一个TVS管,SMBJ26CA,SMB代表的是它的贴片封装大小,26V是指TVS管的击穿电压为26V。

当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TVS二极管便发生雪崩,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,其结果是瞬时电流通过二极管被引开,避开被保护器件,并且在电压恢复正常值之前,使被保护回路一直保持截止电压。

当瞬时脉冲结束以后,TVS二极管自动回复高阻状态,整个回路进入正常电压。TVS管的失效模式主要是短路,但当通过的过电流太大时,也可能造成TVS管被炸裂而开路。CA代表是双向的TVS管,如果只有C的话,那么他代表的是单向的TVS管。

(11)这个端口就是我们要接的电池,我们用的是5串两并的锂电池,内部是18650,每一块18650电池电压在3.7V-4.2V之间,那么我们的充电电压就应该为 4.2*5=21V,这就决定了我们两个电阻的取值。

以下是充电试验器材:

如下图所示,这是我们用的充电电池。我们现在用万用表测出它的电压为20.28V,说明它的电池电压并没有满,可以继续充电。

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当电源板的供电电压小于当前的电池电压时,充电芯片是不工作的,充电指示灯熄灭。如下图所示,我们给的电压是19.8V时,充电电流为0;当我们调高充电电压,它开始有充电电流,开始充电。

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当我们调到24V时,它开始按照正常的充电电流进行充电,此时充电电流为1.12A。这是因为可调电源的电源线内阻比较大,当电流较大时,分压也比较大,导致真正到达充电电源板的电压不足24V。

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充电时,它的电源指示灯为红色;拔下电池时,它开始按照4Hz的频率进行红绿电源指示灯切换闪烁;当充满电时,它的指示灯为绿灯常亮,充电电流为0。

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在给电池充电的过程中,随着电池电压的升压,充电电流逐渐减小,直达到充电电流变为0,电池充满,指示灯为绿色常亮。

因为我们的电池电压已经高如FLOAT电压,所以直接进入的是恒压充电模式,充电电流将逐渐减小,SLM6900进入恒压模式。当充电电流减小到充电结束阈值时,充电周期结束。

如果电池电压低于VTRIKL,充电器用小电流对电池进行涓流预充电;如果我们的电池电压小于FLOAT电压,那么一开始是以恒流模式对电池充电时,充电电流由电阻RS确定;在电池电压接近FLOAT时,进入恒压充电模式,直到充电周期结束。NCHRG端输出高阻态,NSTDBY端输出低电平。

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此时,我们拔下电池,测得电压电压为21V,电池充满。

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以上就是对该电源芯片充电过程的解析

END

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原文标题:详解SLM6900充电电路的分析方法

文章出处:【微信号:gh_c472c2199c88,微信公众号:嵌入式微处理器】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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