相對於其他類型電池，鋰離子電池在性能優異的同時也對充電器提出了更高的要求，這些要求主要體現在充電過程的控制和鋰電池保護方面，具體表現為較大的充電電流、高精度的充電電壓、分階段的充電模式和完善的保護電路等。隨著現代電子技術的發展，電子設備日益趨於便攜化、多功能化，因此也對它們的供電電池提出了輕便、高效的要求。鋰離子電池以其能量密度高、充放電性能優異、無汙染等特點逐漸取代傳統的鎳鎘、鎳氫電池、鉛酸電池被廣泛應用於現代可攜式電子產品中。本文討論使用大電流鋰離子電池充電晶片SE9018設計鋰離子電池線性充電方案。
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SE9018是一款恆流/恆壓模式的鋰離子電池線性充電晶片，採用內部PMOSFET架構，併集成有防倒充電路，不需要外部隔離二極體。
晶片預設充飽電壓為4.2V，精度為±1.5%，充電電流可通過外部電阻進行設置，最大持續充電電流可達1A。當晶片由於工作功率大、環境溫度高或PCB散熱性能差等原因導致結溫高於140℃時，內部熱反饋電路會自動減小充電電流，將晶片溫度控制在安全範圍之內。為使晶片能夠維持高效工作狀態，應採取措施儘量降低晶片工作功率和晶片溫度，例如輸入端串聯小電阻(降低輸入電壓)、增大PCB散熱銅箔面積、使晶片散熱片與PCB銅箔充分接觸等。
圖1 SE9018腳位圖
圖2 SE9018原理圖
SE9018內部集成電池溫度監測電路，當電池溫度超出正常範圍(過高或過低)時，晶片自動停止充電過程，防止電池因為溫度過高或過低而損傷。
電池溫度監測是通過判斷TEMP端電壓(VTEMP)實現的，VTEMP由一個包括電池內部NTC熱敏電阻在內的電阻分壓網絡提供。
當VTEMP處於45%×VCC與80%×VCC之間時，晶片判斷電池溫度處於正常範圍內；當VTEMP 45%×VCC或VTEMP > 80%×VCC時，晶片判斷電池溫度過高或過低；當TEMP端接地時，電池溫度監測功能被禁用。
SE9018包含兩個漏極開路的狀態指示輸出端CHRG和STDBY，當電路處於充電狀態時，CHRG端置低電平，STDBY端為高阻態；當電池充飽時，CHRG端變為高阻態，STDBY端置低電平。當電池溫度監測功能正常使用時，如果晶片未連接電池或電池溫度超出正常範圍，CHRG端和STDBY端均為高阻態；當電池溫度監測功能被禁用時，如果晶片未連接電池，STDBY端為低電平，CHRG端輸出脈衝信號。
SE9018的其他功能包括手動停機、欠壓閉鎖、自動再充電等。典型的基於SE9018的鋰離子電池充電電路如圖3所示。CE端為高電平時，SE9018正常工作。
圖3 SE9018典型應用電路
1.充電電流的設置
恆流充電過程中的充電電流Ibat由PORG端與GND端之間的電阻Rprog設定，Ibat與Rprog阻值的關係為：
公式1
例如，如果想得到1A的恆定充電電流，根據公式1可得Rprog=1200Ω。
2.電池溫度監測電路設置
電池溫度監測電路的設置主要是對R1和R2進行設置，假設NTC熱敏電阻在最低工作溫度時的電阻為RTL，在最高工作溫度時的電阻為RTH(RTL與RTH的數據可查相關電池手冊或通過實驗得到)，則R1，R2的阻值分別為：
公式2
公式3