剖析多节锂电池充电管理方案-TPS54201在扫地机器人的应用
other parts discussed in post： tps54201
作者： stone zeng （south china mass market）
随着智能家居的流行，扫地机器人成为了年轻的都市白领的新宠，已经晋升为家庭必备家电三小件之一。 扫地机器人不仅可以完成琐碎的扫地工作，还可以自动回充，通常使用4节锂电池串联供电。目前市面上扫地机的充电管理大多采用分立方案实现，如图1所示，mcu实时采样电池的充电电压和充电电流，输出pwm经电平转换控制mos实现闭环控制。由于mcu资源有限，开关频率通常在50k赫兹以下，外围器件多且功率电感体积大，此外，分立方案没有过流，短路保护功能。
图1 分立方案vs tps54201-锂电池充电管理
tps54201 是一款输入电压范围为 4.5v 至 28v 的 1.5a 恒流驱动器，通过控制pwm 引脚调节电流。在sot23-6封装内集成 150mω 和 70mω mosfet，可实现高达95%的转换效率。如图2 所示，通过mcu采样电池电压，输出pwm控制tps54201的充电电流，仅需4.7uh电感和极少的外围元件就可以组成一个完整的锂电池充电管理方案。 充电电流可达1.5a，支持1~6节锂离子电池，同时也支持磷酸铁锂电池。与分立方案相比，tps54201充电方案不再需要电平转换电路，电流采样电路，mos管和整流二极管，同时集成了过流短路保护功能。
图2 基于tps54201多节锂电池充电方案
为了更好的保护锂电池，一般要求充电过程按涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电以及充电截至四个阶段。图3是tps54201的充电管理流程图，以四节锂电池为例，当适配器插入后，初始的pwm占空比d_pwm=0，当mcu 检测到电池电压小于12.8v， 设定d_pwm=10%， 进入预充阶段，此时的充电电流是额定电流的10%。当电池电压上升并达到12.8v后，设定d_pwm=100%，进入恒流充电阶段，充电电流上升至额定电流。随着充电电压上升并达到额定电压16.8v时，进入恒压充电阶段，以1%为步长（step），逐步减少d_pwm，保持电池电压接近额定电压16.8v。最后d_pwm减少至10%时，充电电流等于截至电流（通常为10%的额定充电电流），设定d_pwm=0%， 充电截至。
图3 tps54201充电管理流程图
总的来说，tps54201充电方案外围器件少，控制逻辑简单，集成过流和短路保护，最高支持6节电池及1.5a充电电流，非常适合在扫地机中应用，也适用于其他成本敏感型应用。
超级计算机“算天、算地、算人”把算力转化为生产力
半导体封装工艺流程概述
工程师必看！！连接器有多重要？看看它在电摩中的运用
深层清洁口腔有方法，水牙线什么牌子好
你可能会问自己，5G到底有什么意义？
剖析多节锂电池充电管理方案-TPS54201在扫地机器人的应用
芯片中的CP测试是什么？
可自由编程、用途广泛、配备齐全、简单易用……这两款IIoT控制器也太香了吧！
锂聚合物电池首次充电注意事项
五类网线和超五类网线区别在哪里？
ARtGlass利用AR赋予历史文化遗迹生命
导热硅脂受外界影响的性能因素有哪些？
区块链扩容是什么？未来将如何发展？
PI全新InnoSwitch3-PD反激电源芯片
基于英飞凌的CYT3DL数字仪表显示方案
IEEE802.15.4的协议架构分析
传感财经：CMOS概念报涨；薄膜电容概念报跌；晶圆测试概念报涨
TOPSwitch-GX关键元件的典型参数值
嵌入式开发职业发展四大方向
艾华集团年度财报披露,产能释放破解涨价难题
作者： stone zeng （south china mass market）
随着智能家居的流行，扫地机器人成为了年轻的都市白领的新宠，已经晋升为家庭必备家电三小件之一。 扫地机器人不仅可以完成琐碎的扫地工作，还可以自动回充，通常使用4节锂电池串联供电。目前市面上扫地机的充电管理大多采用分立方案实现，如图1所示，mcu实时采样电池的充电电压和充电电流，输出pwm经电平转换控制mos实现闭环控制。由于mcu资源有限，开关频率通常在50k赫兹以下，外围器件多且功率电感体积大，此外，分立方案没有过流，短路保护功能。
图1 分立方案vs tps54201-锂电池充电管理
tps54201 是一款输入电压范围为 4.5v 至 28v 的 1.5a 恒流驱动器，通过控制pwm 引脚调节电流。在sot23-6封装内集成 150mω 和 70mω mosfet，可实现高达95%的转换效率。如图2 所示，通过mcu采样电池电压，输出pwm控制tps54201的充电电流，仅需4.7uh电感和极少的外围元件就可以组成一个完整的锂电池充电管理方案。 充电电流可达1.5a，支持1~6节锂离子电池，同时也支持磷酸铁锂电池。与分立方案相比，tps54201充电方案不再需要电平转换电路，电流采样电路，mos管和整流二极管，同时集成了过流短路保护功能。
图2 基于tps54201多节锂电池充电方案
为了更好的保护锂电池，一般要求充电过程按涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电以及充电截至四个阶段。图3是tps54201的充电管理流程图，以四节锂电池为例，当适配器插入后，初始的pwm占空比d_pwm=0，当mcu 检测到电池电压小于12.8v， 设定d_pwm=10%， 进入预充阶段，此时的充电电流是额定电流的10%。当电池电压上升并达到12.8v后，设定d_pwm=100%，进入恒流充电阶段，充电电流上升至额定电流。随着充电电压上升并达到额定电压16.8v时，进入恒压充电阶段，以1%为步长（step），逐步减少d_pwm，保持电池电压接近额定电压16.8v。最后d_pwm减少至10%时，充电电流等于截至电流（通常为10%的额定充电电流），设定d_pwm=0%， 充电截至。
图3 tps54201充电管理流程图
总的来说，tps54201充电方案外围器件少，控制逻辑简单，集成过流和短路保护，最高支持6节电池及1.5a充电电流，非常适合在扫地机中应用，也适用于其他成本敏感型应用。
超级计算机“算天、算地、算人”把算力转化为生产力
半导体封装工艺流程概述
工程师必看！！连接器有多重要？看看它在电摩中的运用
深层清洁口腔有方法，水牙线什么牌子好
你可能会问自己，5G到底有什么意义？
剖析多节锂电池充电管理方案-TPS54201在扫地机器人的应用
芯片中的CP测试是什么？
可自由编程、用途广泛、配备齐全、简单易用……这两款IIoT控制器也太香了吧！
锂聚合物电池首次充电注意事项
五类网线和超五类网线区别在哪里？
ARtGlass利用AR赋予历史文化遗迹生命
导热硅脂受外界影响的性能因素有哪些？
区块链扩容是什么？未来将如何发展？
PI全新InnoSwitch3-PD反激电源芯片
基于英飞凌的CYT3DL数字仪表显示方案
IEEE802.15.4的协议架构分析
传感财经：CMOS概念报涨；薄膜电容概念报跌；晶圆测试概念报涨
TOPSwitch-GX关键元件的典型参数值
嵌入式开发职业发展四大方向
艾华集团年度财报披露,产能释放破解涨价难题