Si9731型电池充电器的特点、引脚功能及应用分析
si9731型电池充电器是一种单片ic，可在系统处理器控制下对3节nicd/nimh电池或1节锂离子电池进行脉冲充电。该ic内部的低导通电阻（rsd（con））的mosfet可在系统处理器施加的脉冲信号下，通过变化的占空比实现导通和关断，因而在大电流脉冲充电时具有非常小的热耗散。si9731同时还提供涓流充电模式，可在电池被充到足够高的电压时唤醒处理器以进行充电处理和控制。 si9731内含精密电压参考和误差放大器，因此，也能为锂离子电池提供恒压（cv）充电。
si9731的主要特点如下：
可对单节锂离子电池或1-3节nicd/nimh电池进行脉冲充电；
集成有mosfet，可在截止模式实现双向反向电流阻塞（blocking）；
具有pwm控制快速充电模式和低电流涓流充电模式；
通过引脚可选4.1v或4.2v的锂离子电池充电终止限制；
具有过热、过压和外部关断模式，在关断状态，电池与外部电源完全隔离；
充电器的输入、输出esd保护可4kv；
采用16引脚tssop封装，工作温度范围为-4 0℃“85℃;
si9731的主要应用领域是蜂窝电话电池充电器和个人数字助理（pda）中的电源充电等。
2 内部结构和引脚功能
si9731的引脚排列如图1所示，图2为其内部结构框图及部分外部元件连接方式。其引脚功能如表1所列。
表1 si9731引脚功能
3 si9731的充电过程
3.1 涓流充电
充电通路可由si9731内部的q1和q2n沟道mosfet组成。当电池电压太低、主处理器不能驱动si9731的7脚和5脚时，q1截止，以防止快速充电。此时，由于q2导通，电路可以获得从外部电源vchargre（3脚）到电池的涓流充电通路。涓流充电电流主要由外部电流限制电阻器rext设定。
公式如下：
itrickle≈（vcharger-vbat+）/rext
当电池电压充至3.4v的最低电池工作电压时，内部锁存器被触发，15脚的输出将唤醒处理器并使5脚为高电平，其后电路将终止涓流充电并进入快速充电阶段。
3.2 快速充电
用微处理器通过si9731脚7的控制输入来对电池进行脉冲充电，并通过低导通电阻的q1（mosfet）来完成快速充电。处理器通过系统a/d转换器来监视电池电压，并通过改变脉冲充电占空比来维护快速充电。由于脉冲充电具有较短的导通时间和较长的截止时间，因而可承受足够大的充电电流。
当对nicd或nimh电池充电时，处理器通过感测vbat+输出上的△v或dc/dt，或通过监视电池温度变化（△t）来结束快速充电模式。
锂离子电池的充电终止电压为4.1v或4.2v，当4.1v_tap脚悬空时，可选择4.2v的充电终止电压。而将4.1v_tap与vbat+脚连接在一起时，vbat+的终止电压是4.1v。当电池电压达到4.1v或4.2v的充电终止电压时，si9731的cvmode脚保持高电平，充电器进行恒压充电模式。在该充电模式下，电路认可的充电（otc）信号输出为高电平，与反馈电阻器（rfb1、rfb2和rfb3）串联的q5导通（接地），为内部误差放大器（e/a）提供反馈电压，并与同相输入端上1.3v的参考电压相比较。e/a产生的输出驱动q1，使vbat+保持在充电压上。
3.3 认充电otc（ok th charge）信号与控制逻辑
si9731含有使涓流充电模式和快速充电模式工作的默认充电（otc）信号。为了能对电池充电，otc信号必须保持在逻辑高电平上。为此，应当满足以下：
（1）电池电压低于5v；
（2）充电器输入电压vcharger高于2.6v但低于12.8v；
（3）当si9731 7脚（mainchargeen）为低电平时，电压vcharger》vbat+40mv。如果7脚为高电平，则vcharger》vbat-40mv；
（4）on/off脚为逻辑高电平。
利用一个加法器可驱动充电回路晶体管q1，其驱动信号是一个数字信号与误差放大顺输出信号的组合，它们之间的关系如表2所列。
表2 q1驱动信号之间关系
q1驱动数字信号 误差放大器输出 q1驱动电平
l l l（完全截止）
l 居间 居间（线性模式）
h l h（完全导通）
h h ×
3.4 保护
（1）过压检测
当输入到si9731脚3上的电压vcharger大于12.8v时，内部过压检测器将关断q1、q2和q5，以终止充电。
（2）热关闭
si9731内置热保护电路，一旦芯片结温超过130℃，电路将终止充电。而当结温降至120℃以下时，充电恢复。
（3）通过外部关断
在si9731 的on/off脚施加一个不超过0.4v的电压时，电路进入关断模式，此时电路仅消耗不到0.1μa的静态电流。若在on/off脚施加1.5”12v的电压，电路将被使能。为使si9731总是保持使能状态，可将on/off脚连接到vcharger脚。当si9731使能时，电池电压检测电路从 vbat消耗的电流约为25μa。
4 结束语
si9731是一种由μp控制的电池充电器，该电路可对单节锂离子电池或1“3节nicd或mimh电池进行脉冲充电。si9731的vcahrger脚的输入电压范围为4.5”12v，可由墙上的电源适配器提供。si9731具有快速充电和涓流充电两种工作模式，并具有过 压和过热保护功能。
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