MAX8845Z/MAX8845Y评估套件：助力单节锂离子电池充电设计

在电子设备的设计中，电池充电管理是一个关键环节。今天，我们就来深入了解一下MAXIM公司的MAX8845Z评估套件，它可以用于评估MAX8845Z/MAX8845Y 28V线性锂离子电池充电器，为我们的电池充电设计提供有力支持。

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评估套件概述

MAX8845Z评估套件是一块经过全面组装和测试的PCB，用于评估MAX8845Z/MAX8845Y 28V线性锂离子电池充电器。该套件具有以下显著特点：

1. 过压保护的LDO输出（SAFEOUT）：为系统中低电压额定的USB或充电器输入提供保护。
2. 电池组检测电路（DETBAT）：当电池组不存在时，禁用IC，避免不必要的充电操作。
3. 输入过压保护：当输入源超过7.5V时，IC会禁用充电，防止不合格或有故障的交流适配器对电池造成损害。
4. 可调节的充电电流：通过外部电阻（R1）可调节快速充电电流，通过外部电阻（R2）可调节顶充电流阈值。
5. 其他功能：包括低电平有效控制输入（EN）、低电平有效输入电源检测输出（POK），以及用于系统启动的输出信号（MAX8845Z = ABO，MAX8845Y = $overline{ABO}$）。

套件特性

充电模式与保护

• CCCV充电：采用恒流恒压（CCCV）充电模式，结合热调节功能，确保单节锂离子电池的安全充电。
• 无需外部MOSFET等元件：减少了外部元件的使用，简化了电路设计。
• 可编程充电电流：最大可编程快速充电电流可达1A，顶充电流阈值也可通过外部电阻进行设置。
• 输入过压保护：输入电压范围为4.25V至28V，当输入电压超过7.5V时，提供过压保护。
• 低 dropout 电压：在500mA电流下，dropout电压仅为300mV，提高了充电效率。

其他特性

• 输入电源检测输出（POK）：可用于检测输入电源的有效性。
• 充电状态输出（CHG）和充电使能输入（EN）：方便对充电过程进行控制和监测。
• 自动启动输出（ABO）：为系统启动提供支持。
• 环保设计：符合无铅（Pb）和RoHS标准。

元件清单与供应商

评估套件包含了多种元件，如陶瓷电容、LED、电阻、2引脚插头等。这些元件的供应商包括Digi-Key Corp.、Murata Electronics North America, Inc.、Panasonic Corp.等。在联系这些供应商时，需要表明使用的是MAX8845Z。

快速启动指南

推荐设备

• 4V至28V可调电源（PS1），能够提供1A电流。
• 一个5V电源（PS2），能够提供100mA电流。
• 三个数字万用表（DMM1、DMM2、DMM3）。
• 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. 将电源（PS1）预设为5V，关闭电源，在所有连接完成后再开启。
2. 将电源（PS2）预设为5V，关闭电源，在所有连接完成后再开启。
3. 验证JU1（EN）上安装了分流器，将评估套件设置为禁用模式。
4. 验证JU2（DETBAT）上安装了分流器。
5. 验证JU3和JU4未安装分流器。
6. 将电源（PS1）的正极连接到评估套件标有IN的焊盘，负极连接到标有GND的焊盘。
7. 将电源（PS2）的正极连接到评估套件标有VI/O的焊盘，负极连接到标有GND的焊盘。
8. 注意锂离子电池的极性，连接单节锂离子电池和10A电流表。
9. 将数字万用表（DMM1）跨接在锂离子电池两端，记录电池电压。根据电池电压，充电器将进入预充电模式（$VBATT < 2.5V$）或快速充电模式（$VBATT ≥ 2.5V$）。
10. 将数字万用表（DMM2）从ABO（仅适用于MAX8845Z）连接到GND。
11. 将数字万用表（DMM3）从SAFEOUT连接到GND。
12. 先开启PS1，再开启PS2。
13. 移除JU1上的分流器，将评估套件设置为启用模式。
14. 验证D2发光，表明POK为低电平，输入电源有效。
15. 验证DMM3读取的电压约为4.7V。
16. 根据充电器的模式，验证电流表的读数：快速充电模式下约为500mA，预充电模式下约为50mA。
17. 验证D1发光，表明CHG为低电平，电池充电器开启。如果电池已充满，D1将不发光。
18. 验证DMM2读取的电压与DMM1读取的电压大致相同。
19. 当电池充满时，DMM1读取的电压为4.2V。
20. 移除JU2上的分流器，验证D1和D2不发光。
21. 在JU2上安装分流器。
22. 关闭输入电源（PS1）。
23. 验证D2不发光，DMM2读取的电压为0V。
24. 在JU4上安装分流器。
25. 验证DMM2读取的电压与DMM1读取的电压大致相同。
26. 开启PS1并将电压增加到8V。
27. 验证D1和D2不发光，DMM3读取的电压为0V。

评估完成后的关机步骤

1. 在JU1上安装分流器。
2. 关闭两个电源。
3. 移除电池。
4. 断开评估套件上的所有测试引线。

硬件详细描述

充电控制

MAX8845Z/MAX8845Y充电器使用电压、电流和热控制环路来对单节锂离子电池进行充电和保护。当插入电池电压低于2.5V的锂离子电池时，充电器进入预充电阶段，以用户编程的快速充电电流的10%对电池进行预充电。当电池电压超过2.5V时，IC进入快速充电阶段。当电池电压接近4.2V时，电池电流减小。当电池电流降至RMIN设置的顶充电流阈值以下时，IC进入顶充模式，CHG指示灯变为高阻抗，表明电池已充满。

过压保护输出（SAFEOUT）

SAFEOUT是一个线性稳压器，提供4.7V的输出电压，可用于为低电压额定的充电系统供电。当$V{IN} ≥ 4.25V$时，SAFEOUT线性稳压器开启，当$V{IN}$大于过压阈值（典型值为7.5V）时，稳压器禁用。

电池组检测输入（DETBAT）

DETBAT是一个电池组ID电阻检测器，当通过一个小于51kΩ的电阻拉低时，启用电池充电器。通过在JU2上安装插头，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。如果不使用DETBAT，将其连接到GND以确保正常操作。

POK输出

开漏POK输出在2.35V ≤ $V{IN} ≤ 7V$、$(V{IN }-V{BATT }) ≥ 40mV$（典型值，$V{IN}$上升）且DETBET通过一个小于51kΩ的电阻拉低时为低电平。在关机期间，POK为高阻抗。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。

自动启动助手

MAX8845Z/MAX8845Y包含一个自动启动助手电路，用于生成系统启动的使能信号（MAX8845Z = ABO，MAX8845Y = $overline{ABO}$）。对于MAX8845Z，启动助手功能类似于一个内部或门。第一个输入取决于输入电源电压$V{IN}$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 ≤ $V{IN} ≤ 7V$且$(V{IN }-V{BATT }) ≥ 40mV$（典型值，$V_{IN}$上升）时，第一个输入（POK）被拉高。第二个输入信号（ABI）由外部源驱动。如果POK被拉低，无论ABI状态如何，启动助手总是将ABO拉高（MAX8845Z）。ABI通过一个内部200kΩ电阻接地。如果ABI由外部暴露引脚提供，需要一个RC滤波器（图2中的R1/C3）进行ESD保护和噪声滤波；如果ABI由系统的内部GPIO或逻辑提供，则不需要RC滤波器。

充电器使能输入

MAX8845Z评估套件包含一个低电平有效逻辑输入（EN），用于启用IC。将EN拉低、不连接JU1或将EN连接到GND可启用充电控制电路；将$overline{EN}$拉高可禁用充电控制电路。$overline{EN}$有一个内部200kΩ下拉电阻。

快速充电电流设置

快速充电电流通过连接在SETI到GND之间的外部电阻（图2中的R1）进行编程。使用以下公式确定快速充电电流（$I_{FASTCHARGE}$）： [I{FASTCHARGE}=frac{1400 V}{R{SETI }}] 其中，$I_{FASTCHARGE}$的单位为安培，$R{SETI}$的单位为欧姆。由于连续充电电流限制为1A，$R_{SETI}$必须始终为1.40kΩ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1016µA对应一定的充电电流。SETI处的电压在选定的快速充电电流下标称值为1.4V，随着电池充满或热调节电路启动，充电电流减小，电压也会下降。

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（图2中的R2）进行编程。使用以下公式确定顶充电流（$I{MIN}$）： [I{MIN}=frac{140 V}{R{MIN}}] 其中，$I{MIN}$的单位为安培，$R_{MIN}$的单位为欧姆。

热调节

热调节环路通过必要时减小充电电流，将MAX8845Z/MAX8845Y芯片温度限制在+115°C。这一特性不仅保护IC免受过热影响，还允许在不损坏IC的情况下使用更高的充电电流。

评估MAX8845Y

要评估MAX8845Y版本，需要订购MAX8845YETC+并与MAX8845ZEVKIT+一起使用。移除U1并更换为MAX8845YETC+（顶部标记：ABM），并在JU3上安装分流器。MAX8845Y具有低电平有效自动启动逻辑输出（ABO），需要外部电源（MAX8845Z评估套件上的VI/O）来实现逻辑高电平。评估MAX8845Y的步骤与MAX8845Z类似，但有一些细微差异，具体步骤可参考上述文档。

总之，MAX8845Z评估套件为我们提供了一个方便、可靠的平台，用于评估MAX8845Z/MAX8845Y 28V线性锂离子电池充电器。通过合理使用该套件，我们可以更好地了解充电器的性能和特性，为电池充电设计提供有力支持。你在使用类似评估套件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。