【導讀】隨著便攜式產品的迅速發(fā)展，各種電池的用量大增，貝能國際有限公司推出便攜式鋰電池包充電管理快速充電參考設計。本參考設計采用Microchip公司的MCP19118作控制芯片，Infineon的第5代OptiMOS作功率轉換，對便攜式鋰電池包進行快速大電流充電管理，外圍器件少，電轉換效率高，紋波電流小，保護功能完善。
控制芯片MCP19118為具有同步驅動器的數字增強型功率模擬控制器，集成了模擬PWM控制器和8位MCU，既有模擬器件的快速動態(tài)響應，也可以靈活的實現充電曲線及各種功能。第5代OptiMOS的Rdson更小，寄生電容更小，寄生二極管的Trr也更小，更適用于高頻PWM的功率轉換電路，對整體性能的提升有較大的幫助。
原理框圖：
原理圖：
實物圖：
功能:
對多節(jié)串聯(lián)鋰電池進行大電流充電管理
待機時，可以提供輸出電壓，電池包可以判斷是否合適的充電器
插上電池，不會產生沖擊電流，充電器自動檢測電池，并自動啟動充電
可以實現多種保護功能，如輸入電壓欠壓過壓保護、輸出過流保護、溫度保護等
電氣參數:
輸入電壓：32Vdc
負載：6串鋰電池組
恒壓充電壓：26.1V(6S，每節(jié)4.35V)
恒流充電流：10A max
預充電壓：18V；預充電流：1A；停充電流：0.5A
輸出電流紋波：＜200mA@IOUT = 10A
開關頻率：300KHz
效率：＞97% max
目標應用:
電池快速充電
器件型號：
MCP19118 *1
MCP6072 *1
MIC5233*1
BSC032N04LS *2
BSC030P03NS3 *1
芯片介紹
MCP19118具有集成同步驅動器的數字增強型功率模擬控制器，集成了模擬PWM控制器和8位 MCU。
模擬PWM控制器特點：
輸入電壓范圍: 4.5~ 40V
開關頻率: 100 kHz~1.6 MHz
靜態(tài)電流: 5 mA
高端驅動：+5V，1A/2A灌電流，1A/2A吸電流
低端驅動：+5V，2A灌電流，4A吸電流
峰值電流模式控制
輸出差分采樣
多輸出系統(tǒng)：主/從，頻率同步
參數可配置
熱關斷
8位 MCU特點：
精密8MHz內部振蕩器
4096字片上程序存儲器
256字節(jié)RAM
11個I/O引腳和一個只輸入引腳
外部8通道10bit精度的AD轉換
2個8bit定時器和1個16bit定時器
I2C通訊接口
封裝：24-pin 4 mm x 4 mm QFN
工作情況
1、效率曲線圖
2、電感電流波形及驅動波形
注：功率電感電流波形及高低端MOS管驅動波形。其中：①黃色：高端驅動波形；④綠色：低端驅動波形；③紫色：電感電流
1) 啟動時的小電流時的波形，低端驅動在電感電流接近0時關閉。
2) 4A時的波形。高端驅動在占空比>50%時，由于有斜波補償，可以很好的工作；低端驅動在電感電流接近0時關閉。右圖為展開圖。
3) 7A時的波形。高端驅動在占空比>50%時，由于有斜波補償，可以很好的工作；低端驅動基本與高端驅動互補，除了死區(qū)時間。右圖為展開圖。
4) 10A時的波形。高端驅動在占空比>50%時，由于有斜波補償，可以很好的工作；低端驅動基本與高端驅動互補，除了死區(qū)時間。右圖為展開圖。
3、輸出電流波形
注：4A/7A/10A時的輸出電流波形。其中：①黃色：高端驅動波形；④綠色：低端驅動波形；③紫色：輸出電流
1）4A時的波形
2）7A時的波形
3）10A時的波形
輸出電流在4A/7A/10A的情況下，輸出紋波電流都很小。
4、熱成像
注：輸出電流10A，30分鐘，無風，室溫，無其他輔助散熱。
Q1(高端MOS)：94.1℃；Q3(低端MOS)：88.8℃；Q2(輸出開關MOS)：72.5℃；L1(功率電感)：89.4℃；U2(控制芯片)：88.5℃
結論
鋰離子電池以其特有的性能優(yōu)勢已在越來越多的便攜設備中得以廣泛應用，可以預見，未來鋰離子電池充電器設計，將以更快速的充電速率及更強健的系統(tǒng)保護能力拓寬更多應用領域。
