slm6900是一款常用的充电管理芯片,支持多类型的锂电池或磷酸锂电池,它预置了三节或四节锂电池充电模式,同时也支持通过外围分压电阻调节的其它输出电压模式。由于slm6900是采用300khz固定频率的同步降压型转换器,因此具有很高的充电效率,自身发热量极小。
slm6900包括完整的充电终止电路、自动再充电和一个精确度达±1.0%的充电电压控制电路,内部集成了输入低电压保护、输出短路保护、电池温度保护等多种功能。另外,slm6900采用的是tssop-14l封装,外围应用简单,作为大容量电池的高效充电器。
根据slm6900的数据手册,我们可以分辨它的引脚,如下图所示,右侧是它的充电电路:
drv(引脚1):外接pmos管栅极驱动端,控制pmos的通断来给后面电池充电。
pvcc(引脚2):驱动管电源正输入端。
vcc(引脚3):模拟电源正输入端。我们直接把它和引脚2接在一起即可。
nchrg(引脚4):充电状态指示端。当充电器向电池充电时,该管脚被内部开关拉至低电平,表示充电正在进行;否则该管脚处于高阻态。
nstdby(引脚5):电池充饱指示端。当电池已经充饱时,该管脚被内部开关拉至低电平;否则该管脚处于高阻态。
ntc(引脚6):电池温度检测端。将此端接到电池的负温度系数的热敏电阻,若不用这功能,则悬空或接vcc;接地则关闭充电功能,我们把它悬空即可。
sel(引脚7):电池输出电压方案选择端。若此端接地,则选择为三节锂电池方案;若接vcc,则为四节锂电池方案;若悬空,则电池电压由外接分压电阻决定,我们选择是由外电阻分压的得到。
comp(引脚8):充电环路稳定性补偿端。接一个串联的电阻和电容到地。
fb(引脚9):电池电压反馈端。在sel接gnd或vcc时,可串联电阻稍微提高充饱电压,以补偿线路和电池内阻损耗;在sel悬空时,fb端固定为1.205v,由外接分压电阻决定电池充饱电压,我们接的上电阻为820k %0.1,下电阻接的是49.9k %1,则电池充满电的电压应为fb=电池电压*下电阻阻值/(上电阻阻值+下电阻阻值),即电池电压=1.205/下电阻阻值/(上电阻阻值+下电阻阻值)=21.00660320641283v。
isn(引脚10):充电电流检测负端。将此端接到充电电流设置电阻的负端。
isp(引脚11):充电电流检测正端。将此端接到充电电流设置电阻的正端。
gnd(引脚12):模拟地。我们将它的地都直接连在了一起,大家觉得这有什么问题,希望指教一下。
pgnd(引脚13):驱动管地。
gvc(引脚14):驱动管栅电压钳位。此端跟vcc之间接个100nf的电容,使外接驱动管栅电压钳制在不低于vcc-6.3v的范围内。
下图是电源板pcb,它充电芯片的后端其实就是一个buck电路:
(1)24v输入接在可调电源上。
(2)u3就是我们的充电管理芯片slmslm6900。
(3)d6和d7是防止电流倒灌的二极管。
(4)d4和d5是续流二极管,pmos关断时,给电感存储的能量提供泻放回路。
(5)l2是电感,根据手册,我们选择的是10uh。
(6)r2是设置充电电流检测电阻,通过isp和isn两端的电压/检测电阻的阻值,可以设定充电的工作电流。我们选择的是0.1r,根据手册,它的充电电流理论上是1.2a。
(7)r3和r10是通过分压来调节充电电压的,电池电压=1.205/下电阻阻值/(上电阻阻值+下电阻阻值)=21.00660320641283v。
(8)j7接是一个充电电源的指示灯,电阻r1是用来限流,slm6900包含两个漏极开路输出的状态指示端,充电状态指示端nchrg和充电满状态指示端nstdby。
当输入电压大于电源低电压检测阈值,slm6900开始对电池充电,nchrg管脚输出低电平,表示充电正在进行;如果电池电压低于vtrikl,充电器用小电流对电池进行涓流预充电;恒流模式对电池充电时,充电电流由电阻rs确定;当电池电压接近vfloat时,充电电流将逐渐减小,slm6900进入恒压模式;当充电电流减小到充电结束阈值时,充电周期结束,nchrg端输出高阻态,nstdby端输出低电平。
(9)c5是一个滤波电容,用来使输出的电压波形更平滑。
(10)d10是一个tvs管,smbj26ca,smb代表的是它的贴片封装大小,26v是指tvs管的击穿电压为26v。
当瞬时电压超过电路正常工作电压后,tvs二极管便发生雪崩,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,其结果是瞬时电流通过二极管被引开,避开被保护器件,并且在电压恢复正常值之前,使被保护回路一直保持截止电压。
当瞬时脉冲结束以后,tvs二极管自动回复高阻状态,整个回路进入正常电压。tvs管的失效模式主要是短路,但当通过的过电流太大时,也可能造成tvs管被炸裂而开路。ca代表是双向的tvs管,如果只有c的话,那么他代表的是单向的tvs管。
(11)这个端口就是我们要接的电池,我们用的是5串两并的锂电池,内部是18650,每一块18650电池电压在3.7v-4.2v之间,那么我们的充电电压就应该为 4.2*5=21v,这就决定了我们两个电阻的取值。
以下是充电试验器材:
如下图所示,这是我们用的充电电池。我们现在用万用表测出它的电压为20.28v,说明它的电池电压并没有满,可以继续充电。
当电源板的供电电压小于当前的电池电压时,充电芯片是不工作的,充电指示灯熄灭。如下图所示,我们给的电压是19.8v时,充电电流为0;当我们调高充电电压,它开始有充电电流,开始充电。
当我们调到24v时,它开始按照正常的充电电流进行充电,此时充电电流为1.12a。这是因为可调电源的电源线内阻比较大,当电流较大时,分压也比较大,导致真正到达充电电源板的电压不足24v。
充电时,它的电源指示灯为红色;拔下电池时,它开始按照4hz的频率进行红绿电源指示灯切换闪烁;当充满电时,它的指示灯为绿灯常亮,充电电流为0。
在给电池充电的过程中,随着电池电压的升压,充电电流逐渐减小,直达到充电电流变为0,电池充满,指示灯为绿色常亮。
因为我们的电池电压已经高如float电压,所以直接进入的是恒压充电模式,充电电流将逐渐减小,slm6900进入恒压模式。当充电电流减小到充电结束阈值时,充电周期结束。
如果电池电压低于vtrikl,充电器用小电流对电池进行涓流预充电;如果我们的电池电压小于float电压,那么一开始是以恒流模式对电池充电时,充电电流由电阻rs确定;在电池电压接近float时,进入恒压充电模式,直到充电周期结束。nchrg端输出高阻态,nstdby端输出低电平。
此时,我们拔下电池,测得电压电压为21v,电池充满。
以上就是对该电源芯片充电过程的解析
end
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