探索MAX8844Z评估套件：高效单节锂离子电池充电解决方案

在电子设备的设计中，电池充电管理是至关重要的一环。今天，我们将深入探讨MAXIM的MAX8844Z评估套件（EV kit），它是评估MAX8844Z/MAX8844Y 28V线性锂离子电池充电器的理想工具。

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套件概述

MAX8844Z评估套件是一块经过全面组装和测试的印刷电路板（PCB），可用于评估MAX8844Z/MAX8844Y充电器。该套件具有双电源输入（USB或IN），能够自动在两者之间进行选择。为防止不合格或有故障的交流适配器损坏设备，当输入源电压超过7.5V时，充电器将自动禁用充电功能。

主要特性

充电模式与电路简化

• CCCV充电与热调节：采用恒流恒压（CCCV）模式，结合热调节功能，确保单节锂离子电池安全、高效充电。
• 无需外部元件：无需外部MOSFET、反向阻断二极管或电流检测电阻，简化了电路设计。

可编程电流设置

• 快速充电电流：通过外部电阻R1可调节快速充电电流，最大可达1ARMS。
• 顶充电流阈值：使用外部电阻R2可设置顶充电流阈值。

过压保护输出

• SAFEOUT和SAFEUSB：提供两个过压保护的LDO输出（SAFEOUT和SAFEUSB），输出电压为4.7V，分别用于直流和USB输入，为低电压额定的USB或充电器输入提供保护。

其他特性

• 电池检测电路：配备电池组检测电路（DETBAT），当电池组不存在时，可禁用充电器。
• 控制与检测信号：具有低电平有效控制输入（EN）和低电平有效输入电源检测输出（POK）。
• 自动启动辅助电路：包含自动启动辅助电路，能够区分输入源和电池连接，并为系统启动提供输出信号（MAX8844Z = ABO，MAX8844Y = $overline{ABO}$）。

元件清单

评估套件包含多种电容、电阻、LED和连接器等元件，详细信息如下：	DESIGNATION	QTY	DESCRIPTION
C1, C6	2	1μF ±10%, 35V X5R陶瓷电容 (0603) Taiyo Yuden GMK107BJ105KA
C2	1	2.2μF ±10%, 10V X5R陶瓷电容 (0603) Taiyo Yuden LMK107BJ225KA Murata GRM188R61A225KE34
C3	1	0.1μF ±10%, 16V X7R陶瓷电容 (0402) TDK C1005X7R1C683K
C4, C7	2	1μF ±10%, 10V X5R陶瓷电容 (0402) Murata GRM155R61A105K
C5	0	未安装，电容
D1, D2	2	红色LED Panasonic LNJ208R8ARA
JU1 - JU4	4	2针接头，0.1in中心 Sullins PEC36SAAN Digi-Key S1012E-36-ND
R1	1	2.8kΩ ±1%电阻 (0402)，无铅
R2	1	1.74kΩ ±1%电阻 (0402)，无铅
R3, R4	2	200Ω ±5%电阻 (0402)，无铅
R5	1	4.7kΩ ±5%电阻 (0402)，无铅
R6, R7	0	未安装，电阻 - PCB短路 (0402)
R8	1	200kΩ ±5%电阻 (0402)，无铅
U1	1	28V线性锂离子电池充电器 (14 TDFN - EP*) Maxim MAX8844ZETD+ (Top Mark: AEK)
	1	PCB: MAX8844Z评估套件+

快速启动指南

推荐设备

• 两个4V至28V可调电源（PS1、PS2），每个电源能够提供1A电流。
• 一个5V电源（PS3），能够提供100mA电流。
• 四个数字万用表（DMM1 - DMM4）。
• 一个10A电流表。
• 一个单节锂离子电池（未完全充电）。

操作步骤

1. 电源预设：将PS1、PS2和PS3预设为5V，并关闭电源，直到所有连接完成后再开启。
2. 跳线设置：确保JU1（EN）和JU2（DETBAT）上安装了跳线，JU3和JU4处于开路状态。
3. 电源连接：将PS1、PS2和PS3的正极分别连接到EV套件的IN、USB和VI/O引脚，负极连接到GND引脚。
4. 电池连接：正确连接单节锂离子电池和10A电流表，注意电池极性。
5. 万用表连接：将DMM1连接到电池两端，DMM2连接到ABO（仅MAX8844Z）到GND，DMM3连接到SAFEOUT到GND，DMM4连接到SAFEUSB到GND。
6. 启动测试：依次开启PS1和PS3，移除JU1上的跳线，使EV套件进入启用模式。
7. 测试验证：根据充电器的工作模式（快速充电或预充电），验证电流表读数和LED指示灯状态，确保充电器正常工作。

硬件详细说明

充电控制

MAX8844Z/MAX8844Y充电器通过电压、电流和热控制回路对单节锂离子电池进行充电，并保护电池安全。当电池电压低于2.5V时，充电器进入预充电阶段，以用户编程的快速充电电流的10%进行预充电。当电池电压超过2.5V时，进入快速充电阶段。当电池电压接近4.2V时，充电电流逐渐减小，当电流降至顶充电流阈值以下时，进入顶充模式，此时CHG指示灯变为高阻抗，表示电池已充满。

过压保护输出

• SAFEOUT：当$V{IN} ≥ 4.25V$时，SAFEOUT线性稳压器开启，输出4.7V电压，可用于为低电压额定的充电系统供电。当$V{IN}$超过过压阈值（典型值7.5V）时，该稳压器将被禁用。
• SAFEUSB：当$V{USB} ≥ 4.25V$时，SAFEUSB线性稳压器开启，输出4.7V电压，可用于为低电压额定的USB系统供电。当$V{USB}$超过过压阈值（典型值7.5V）时，该稳压器将被禁用。

电池组检测输入

DETBAT是一个电池组ID电阻检测器，当通过一个小于51kΩ的电阻将其拉低时，电池充电器将被启用。通过在JU2上安装跳线，DETBAT通过R5（4.7kΩ）接地。如果DETBAT未连接或下拉电阻为51kΩ或更大，电池充电器将被禁用。

POK输出

当$2.35V ≤ (V{IN}或V{USB}) ≤ 7V$，$[(V{IN}或V{USB}) - V{BATT}] ≥ 40mV$（典型值，$V{IN}$或$V_{USB}$上升），且DETBAT通过一个小于51kΩ的电阻拉低时，开漏POK输出为低电平。在关机期间，POK为高阻抗。当与微处理器逻辑输入接口时，可能需要一个上拉电阻到微处理器的I/O电压。

自动启动辅助

MAX8844Z/MAX8844Y包含一个自动启动辅助电路，用于为系统启动生成使能信号（MAX8844Z = ABO，MAX8844Y = $overline{ABO}$）。该电路作为一个内部或门，第一个输入取决于输入电源电压（$V{IN}$或$V{USB}$）和DETBAT，第二个输入是应用于ABI的外部信号。当DETBAT通过一个小于51kΩ的电阻拉低，$2.35V ≤ (V{IN}或V{USB}) ≤ 7V$，且$[(V{IN}或V{USB}) - V{BATT}] ≥ 40mV$（典型值，$V{IN}$或$V_{USB}$上升）时，第一个输入（POK）被拉高。ABI由外部源驱动，当电池连接到BATT时，ABI启用自动启动信号，且与POK无关。如果POK被拉低，无论ABI状态如何，自动启动辅助电路总是将ABO（MAX8844Z）拉高或ABO（MAX8844Y）拉低。

充电器使能输入

MAX8844Z评估套件包含一个低电平有效逻辑输入（EN），用于启用充电器。将$overline{EN}$拉低、不连接JU1或将$overline{EN}$连接到GND可启用充电控制电路；将EN拉高可禁用充电控制电路。EN具有一个内部200kΩ的下拉电阻。

快速充电电流设置

最大充电电流通过连接在SETI到GND之间的外部电阻R1进行编程。快速充电电流（$I{FAST_CHARGE}$）可通过以下公式计算： [I{FAST_CHARGE}=frac{1250V}{R{SETI}}] 其中，$I{FAST_CHARGE}$以安培为单位，$R{SETI}$以欧姆为单位。由于连续充电电流限制为1ARMS，$R{SETI}$必须始终为1.25kΩ或更高。SETI处的电压可用于监测快速充电电流水平，SETI的输出电流为每安培充电电流1120µA，SETI的输出电压与充电电流成正比： [V{SETI}=frac{I{CHARGE} × R_{SETI}}{1120}]

顶充电流阈值设置

顶充电流阈值通过连接在MIN到GND之间的外部电阻R2进行编程。顶充电流（$I{MIN}$）可通过以下公式计算： [I{MIN}=frac{125V}{R{MIN}}] 其中，$I{MIN}$以安培为单位，$R_{MIN}$以欧姆为单位。

直流和USB电源

该充电器可在稳压直流电源下工作，并自动在两个输入电源连接之间进行选择。如果两个电源同时存在，IN源具有最高优先级，以确保系统充电时间最短，因为IN源能够提供最大电流。USB快速充电电流固定为380mA。

评估MAX8844Y

若要评估MAX8844Y版本，需订购MAX8844YETD+并与MAX8844ZEVKIT+一起使用。移除U1并替换为MAX8844YETD+（Top Mark: AEN），然后在JU3上安装跳线。MAX8844Y具有低电平有效自动启动逻辑输出（ABO），需要外部电源（MAX8844Z评估套件上的VI/O）来实现逻辑高电平。评估过程与MAX8844Z类似，但需注意跳线设置和输出信号的变化。

总结

MAX8844Z评估套件为工程师提供了一个便捷的平台，用于评估MAX8844Z/MAX8844Y 28V线性锂离子电池充电器。其丰富的特性和灵活的配置选项，使得它适用于各种单节锂离子电池充电应用。在实际设计中，工程师可以根据具体需求调整充电参数，确保电池充电的安全和高效。你在使用类似的电池充电评估套件时，遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。