深度剖析MAX8900A/MAX8900B/MAX8900C：高性能1.2A开关模式Li+充电器

在当今的电子设备领域，电池充电技术的发展至关重要。特别是对于单节锂离子（Li+）或锂聚合物（Li - Poly）电池的充电需求，高效、安全且可靠的充电器成为了关键。Maxim Integrated推出的MAX8900A/MAX8900B/MAX8900C系列1.2A开关模式Li+充电器，以其出色的性能和丰富的功能，为电子工程师们提供了一个优秀的解决方案。

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产品概述

MAX8900系列是高频开关模式充电器，专为单节Li+或Li - Poly电池设计。它能够从3.4V至6.3V（MAX8900A/MAX8900C）或3.4V至8.7V（MAX8900B）的输入电压为电池提供高达1.2A的充电电流。其3.25MHz的开关频率，使得充电器在小型便携式设备如耳机和超便携式媒体播放器中表现出色，有效减小了组件尺寸和发热问题。

该系列充电器具备多项特性，使其适用于高可靠性系统。它能够承受高达+22V和低至 - 22V的输入电压，为电池提供了全面的保护。同时，电池保护功能涵盖了低电压预充电、充电故障定时器、芯片温度监测和电池温度监测等，其中电池温度监测功能可根据JEITA规范调整充电电流和终止电压，确保二次锂离子电池的安全使用。

关键特性分析

开关频率与效率

3.25MHz的开关频率是MAX8900系列的一大亮点。高频开关有助于减小外部组件的尺寸，特别是电感的体积。在实际应用中，使用2.0mm x 1.6mm的电感即可满足需求，这对于追求小型化的便携式设备来说至关重要。同时，高频开关还能提高充电器的效率，降低发热，延长设备的使用寿命。

JEITA电池温度监测

JEITA电池温度监测功能是保障电池安全的重要手段。通过监测电池温度，充电器能够根据不同的温度范围调整充电电流和终止电压。当电池温度处于T1和T2之间时，快速充电电流会降低至编程值的50%；而当温度在T3和T4之间时，电池调节电压会相应降低。这种智能调节机制能够有效避免电池在过热或过冷的情况下充电，减少电池老化和安全风险。

可调充电参数

MAX8900系列的充电参数具有良好的可调性。通过外部电阻可以轻松调整充电电流、预充电电流和完成阈值。例如，通过连接在SETI引脚和地之间的电阻RSETI，可以设置快速充电电流，范围从50mA到1200mA；连接在DNI引脚和地之间的电阻RDNI，则可以设置预充电电流和完成阈值，范围从10mA到200mA，且在10mA水平下具有±1mA的高精度。这种可调性使得充电器能够适应不同类型和容量的电池，提高了充电器的通用性。

输入电压保护

该系列充电器具备出色的输入电压保护能力，能够承受±22V的输入电压。在实际应用中，这一特性可以有效防止因输入电压异常而对充电器和电池造成损坏。无论是由于电感冲击、充电源故障还是电源浪涌等原因导致的电压波动，MAX8900系列都能提供可靠的保护。

充电器工作状态详解

充电状态转换

MAX8900系列充电器采用了多种充电状态，以确保电池能够安全、快速地充电。其充电过程通常包括死电池状态、预充电状态、快速充电恒流状态、快速充电恒压状态、顶充状态和完成状态等。在不同的状态下，充电器会根据电池的电压和电流情况进行相应的调整。

例如，当插入深度放电的电池时，充电器会进入死电池状态，以较小的电流对电池进行线性充电，防止电池短路时充电器消耗过多的功率。当电池电压上升到一定程度后，充电器会依次进入预充电状态和快速充电状态，快速为电池补充电量。在快速充电恒流状态下，充电器以设定的快速充电电流为电池充电；当电池电压达到设定的调节电压时，充电器会进入快速充电恒压状态，保持电池电压稳定，并逐渐减小充电电流。当充电电流降低到完成阈值以下时，充电器会进入顶充状态，为电池进行最后的补充充电。最后，当顶充时间结束后，充电器进入完成状态，停止充电。

故障状态处理

除了正常的充电状态外，MAX8900系列还具备多种故障状态处理机制。例如，当预充电或快速充电定时器超时，或者SETI/DNI引脚短路到地时，充电器会进入定时器故障状态，此时充电器会停止工作。通过循环CEN引脚或输入电源，可以使充电器退出定时器故障状态。此外，当电池温度过高或过低时，充电器会进入电池热/冷状态，停止充电并暂停定时器，直到电池温度恢复到正常范围。

组件选择与设计要点

电感选择

电感的选择对于充电器的性能至关重要。在选择电感时，需要考虑电感的电感值、电流额定值、串联电阻、物理尺寸和成本等因素。这些因素会影响转换器的效率、最大输出电流、瞬态响应时间和输出电压纹波。

根据输入电压的不同，推荐选择不同电感值的电感。当输入电压在3.4至8.7V之间时，建议选择1μH的电感；当输入电压在8.7至15.8V之间时，建议选择1.5μH的电感；当输入电压在15.8至27.4V之间时，建议选择2.2μH的电感。同时，为了保持电感电流纹波在合适的范围内，当输入电压低于8.5V时，选择1.0μH的电感可以使电感峰 - 峰纹波电流与满载时的平均直流电感电流之比（LIR）保持在40%至50%之间。如果需要更低的纹波，可以选择2.2μH至10μH的电感。

电容选择

在充电器的设计中，电容的选择也不容忽视。不同位置的电容具有不同的作用，需要根据具体的要求进行选择。

• BAT电容：建议选择标称值为2.2μF的陶瓷电容，其电压额定值应不低于6.3V。BAT电容的作用是保持电池电压纹波小，并确保调节环路的稳定性。为了获得最佳的负载瞬态性能和极低的输出电压纹波，可以适当增加BAT电容的值。
• INBP电容：选择0.47μF的电容，其电压额定值应不低于25V。INBP电容可以改善DC - DC降压转换器的去耦效果，减少开关模式操作期间从电池或输入电源汲取的电流峰值，并降低MAX8900中的开关噪声。在PCB布局中，应将INBP电容尽可能靠近电源引脚（INBP和PGND），以减少寄生电感。
• 其他电容：最小的IN电容为0.47μF，电压额定值不低于25V；BST电容为0.1μF，电压额定值不低于10V；AVL电容最小为0.1μF，电压额定值为6.3V；PVL电容最小为1.0μF，电压额定值为6.3V。建议选择具有X5R或X7R电介质的陶瓷电容，因为它们具有尺寸小、ESR低和温度系数小的优点。

PCB布局

合理的PCB布局对于充电器的性能和稳定性至关重要。MAX8900系列的WLP封装和凸点配置允许进行小尺寸、低成本的PCB设计。在布局时，需要遵循以下关键原则：

• 将CINBP电容靠近INBP引脚放置，以减小PCB走线中的寄生阻抗。
• 保持电流环路小，缩短CINBP正极到INBP的电气长度以及CBAT负极到CINBP负极的电气长度，以减少寄生阻抗。同时，将敏感信号如反馈节点或音频线路远离电流环路。
• 减小LX节点的杂散电容，提高充电器的效率。将敏感信号远离LX节点。
• 使用低阻抗过孔连接CS节点，并将第二层的电感电流路径与第一层的电感电流路径保持一致，以减小阻抗。
• 将CBST和CPVL组件按照推荐的位置放置，以减小寄生阻抗。
• 尽可能多地将金属连接到每个凸点，以降低与MAX8900相关的BJA，提高散热性能。

应用案例分析

动态充电电流编程

在某些应用中，需要动态编程充电电流。例如，当输入电源为USB源时，系统需要根据USB - IF规定的100mA和500mA输入电流额定值调整充电电流。通过使用微处理器（FP）控制MOSFET开关，可以连接或断开不同的编程电阻，从而实现四种不同的充电电流值，范围从95mA到1187mA。

无电池操作

在生产过程中的应用和/或生产线末端测试中，可能需要进行无电池操作。MAX8900系列可以在满足一定条件的情况下无电池运行系统。系统负载电流不能超过快速充电电流IFC，并且当电池电压低于VPQUTH时，负载电流不能超过预充电电流IPQ。同时，需要将热敏电阻节点（THM）的电压强制为AVL/2，并且电池节点需要有足够的电容来保持电池电压在一定的范围内。

总结与展望

MAX8900A/MAX8900B/MAX8900C系列1.2A开关模式Li+充电器以其出色的性能、丰富的功能和良好的可设计性，为电子工程师们提供了一个优秀的电池充电解决方案。其高频开关、JEITA电池温度监测、可调充电参数和输入电压保护等特性，使得充电器在小型便携式设备中具有广泛的应用前景。

在实际设计中，电子工程师们需要根据具体的应用需求，合理选择电感、电容等组件，并进行优化的PCB布局，以充分发挥MAX8900系列充电器的性能。同时，随着电池技术的不断发展和电子设备对充电性能要求的不断提高，相信未来的充电器将会在效率、安全性和智能化等方面取得更大的突破。

你在使用MAX8900系列充电器时遇到过哪些问题？或者你对电池充电技术的未来发展有什么看法？欢迎在评论区分享你的经验和观点。