CN218514111U - 一种应用于新能源领域的可编程芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种应用于新能源领域的可编程芯片，包括：控制通讯模块、与所述控制通讯模块连接的充电管理模块；所述控制通讯模块内包括：串联电芯检测和通讯部分，所述串联电芯检测内部设有热敏电阻器，所述通讯部分包括：串口和外部EEPROM；所述充电管理模块包括：稳压器，所述稳压器连接所述充电管理模块的OUT端口；通过控制通讯模块对各种参数进行测量、管理即各种命令参数进行计算，并通过总线SMBUus同主机进行信息交换，实现电池电量的计算、智能充电管理、通信和保护的功能。

Description

一种应用于新能源领域的可编程芯片

技术领域

本实用新型涉及新能源芯片领域，尤其涉及一种应用于新能源领域的可编程芯片。

背景技术

随着电子技术的进步，电子设备不断向小型化、移动式发展，移动电话、笔记本等消费类电子产品已经成为一个巨大的行业，为了稳定、持续的工作，这类电子产品都需要高性能的电池供电，1990年问世的新能源电池--锂离子电池具有工作电压高、比能量大、循环寿命长等优良特性，在各个领域都得到了大规模的应用，也使得它成为消费电子产品的理想电源尽管锂离子电池具有诸多优点，但还是存在如下缺点：对充电和放电的安全性要求很高，锂离子电池的充放电电流不能过大；为此本实用新型提出一种应用于新能源领域的可编程芯片，用于锂离子电池的充放电领域。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种应用于新能源领域的可编程芯片，以更加确切地解决上述所述的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现的：

本实用新型提出一种应用于新能源领域的可编程芯片，包括：控制通讯模块、与所述控制通讯模块连接的充电管理模块；

所述控制通讯模块内包括：串联电芯检测和通讯部分，所述串联电芯检测内部设有热敏电阻器，所述通讯部分包括：串口和外部EEPROM；

所述充电管理模块包括：稳压器，所述稳压器连接所述充电管理模块的OUT端口。

进一步的，所述的应用于新能源领域的可编程芯片，所述通讯部分包括总线SMBUus和HDQ16两种通信接口，总线SMBUus连接SMBC时钟和SMBD数据引脚。

进一步的，所述的应用于新能源领域的可编程芯片，所述HDQ16接口连接内寄存器。

进一步的，所述的应用于新能源领域的可编程芯片，所述充电管理模块设有GHRG端口，所述GHRG端口端口为漏极开路。

进一步的，所述的应用于新能源领域的可编程芯片，所述充电管理模块上还设有BAT端口，所述BAT端口是所述充电管理模块的输出端和稳压器的输入端。

进一步的，所述的应用于新能源领域的可编程芯片，所述充电管理模块上还设有FB端口，所述FB端口为稳压器的反馈输入端，所述稳压器连接有误差放大器将该引脚电压与内部基准电压对比。

进一步的，所述的应用于新能源领域的可编程芯片，所述充电管理模块上还设有PROG端口，所述PROG端口电连接所述控制通讯模块，用于设定充电电流并监控充电电流。

进一步的，所述的应用于新能源领域的可编程芯片，所述充电管理模块上还设有电源电压输入端和接地端。

本实用新型的有益效果：

通过控制通讯模块对各种参数进行测量、管理即各种命令参数进行计算，并通过总线SMBUus同主机进行信息交换，实现电池电量的计算、智能充电管理、通信和保护的功能；

该充电管理模块上设置有具有欠压闭锁功能，在电源高于UVLO(欠压闭锁)电压时才开始对电池进行充电；同时用了三段式的充电方式：当锂电池电压小于2.9V时，充电管理模块为涓流充电模式；当电池电压大于2.9V时，芯片为恒流充电模式：当电池电压接近4.2V的最终浮充电压时，充电管理模块为恒压充电模式；当充电电流降至恒流充电电流设定值的1/10时，充电管理模块将自动终止充电循环；具有热调整功能，当充电管理模块温度高于120℃时，自动减小电池的充电电流。

附图说明

图1为本实用新型的应用于新能源领域的可编程芯片的控制通讯模块的示意图；

图2为本实用新型的应用于新能源领域的可编程芯片的充电管理模块的应用电路图；

图3为本实用新型的应用于新能源领域的可编程芯片的充电管理模块的系统分析图；

图4为本实用新型的应用于新能源领域的可编程芯片的一个实施例的充电工作流程图。

具体实施方式

为了更加清楚完整的说明本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参考图1-图4，本实用新型提出一种应用于新能源领域的可编程芯片。

在本实施方式中一种应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，包括：控制通讯模块、与控制通讯模块连接的充电管理模块，控制通讯模块电连接充电管理模块的PROG端口，用于改变充电管理模块上的设定的电流参数等；

控制通讯模块用于连接外部的主机等改变芯片内部参数的编辑器，控制通讯模块内包括：串联电芯检测和通讯部分，串联电芯检测内部设有热敏电阻器，通讯部分包括：串口和外部EEPROM；

通讯部分包括总线SMBUus和HDQ16两种通信接口，总线SMBUus连接SMBC时钟和SMBD数据引脚；HDQ16接口连接内寄存器。

在具体实施时，总线SMBUus的特点：通过串行数据SMBD和串行时钟SMBC连接其他器件，每个器件具有唯一的地址并可以被网络中的其他器件访问，传输过程中由主器件启动，对于每一次的数据传输，每一个器件都可以作为主器件或从器件，总线SMBUus是双向的，方向取决于器件所处的工作方式，主器件提供SMBC，主器件和从器件均可以在SMBC上传输数据；在数据传输中，SMBD只能在SMBC为低时改变电平，在SMBC为高电平时SMBD发生改变表示开始和停止信号，总线SMBUus的开启个关闭是通过监控SMBC和SMBD来确定的，当两个信号持续为低电平时(至少2.5S)为关闭状态，当两个信号均为高电平是，为开启状态；通过控制通讯模块对各种参数进行测量、管理即各种命令参数进行计算，并通过总线SMBUus同主机进行信息交换，实现电池电量的计算、智能充电管理、通信和保护的功能。

在一个实施例中，充电管理模块包括：稳压器，稳压器连接充电管理模块的OUT端口；充电管理模块设有GHRG端口，GHRG端口端口为漏极开路，用来指示各充电状态的输出端。在充电过程中，一个约10mA的下拉电流把CHRG引脚拉至低电平；当充电循环结束时，一个约15μA的弱下拉电流源被接至CHRG引脚，指示一个“AC存在”状态：在欠压闭锁模式时，CHRG为高阻态。

充电管理模块上还设有BAT端口，BAT端口是充电管理模块的输出端和稳压器的输入端，该引脚向电池提供充电电流并将最终浮充电压设定在4.2V，该引脚还负责为LDO稳压器供电。

充电管理模块上还设有FB端口，FB端口为稳压器的反馈输入端，稳压器连接有误差放大器将该引脚电压与内部基准电压对比。

充电管理模块上还设有PROG端口，PROG端口电连接控制通讯模块，用于设定充电电流并监控充电电流。

充电管理模块上还设有电源电压输入端和接地端。

在具体实施，该充电管理模块上设置有具有欠压闭锁功能，在电源高于UVLO(欠压闭锁)电压时才开始对电池进行充电；同时用了三段式的充电方式：当锂电池电压小于2.9V时，充电管理模块为涓流充电模式；当电池电压大于2.9V时，芯片为恒流充电模式：当电池电压接近4.2V的最终浮充电压时，充电管理模块为恒压充电模式；当充电电流降至恒流充电电流设定值的1/10时，充电管理模块将自动终止充电循环；具有热调整功能，当充电管理模块温度高于120℃时，自动减小电池的充电电流。可调LDO可在高达100mA的负载电流条件下实现1.2V至4V的输出电压调节范围。当输入电源(交流适配器或USB电源)被拿掉时，LDO对输出电压的调节不会中断，电池充电器和LDO可以单独使能。

在一个实施例中，首先由欠压闭锁(UVLO)电路对输入电源电压VCC进行监控，并在VCC升至欠压闭锁门限(3.8V)以上前使充电管理模块保持在停机状态。另外，为防止功率MOS管中的电流反向流动，VCC满足欠压闭锁条件，充电管理芯片才开始正常工作。

欠压闭锁条件满足的情况下，在PROG引脚与地之间连接了一个精度为1％的设定电阻器RPROG，且当一个电池与充电器输出端相连时，一个充电循环开始。首先，充电模式选择比较器工作，选择对电池进行涓流或恒流充电。若电池电位BAT引脚的值低于涓流充电门限电压VTRIKL(本充电器设为2.9V)，选择CA放大器的负端为0.1V。此时CA放大器的正端PROG引脚电位为0V，因此CA放大器的输出电流很小。通过功率PMOS管栅上的恒流源I1放电，功率PMOS管的栅压L4由高电平开始下降，功率PMOS管中开始有电流流过。

流过PROG引脚的电流设定为流过BAT引脚电流的千分之一。当功率PMOS管中有电流流过且不断增大时，也有千分之一的采样电流流过PROG引脚，PROG引脚电位VPROG逐渐升高。由于VPROG升高，CA输出端的电流也会逐渐增大，VL4的下降速度减缓。当VPROG升高到0.1V时，CA输出电流等于I1的电流大小，VL4保持稳定。此时流过PROG引脚的电流稳定为恒流充电设定值的1/10。在涓流模式下，CA通过反馈稳定VPROG。

在涓流模式中，充电器向电池提供1/10设定值的涓流充电电流，以便将电池电压提升至一个安全电平(2.9V)，继而实现满电流充电。当BAT引脚电位VBAT升高到高于2.9V时，内部比较器选择1V参考电压至CA的负端。系统进入恒流充电模式，流过BAT引脚的电流为设定的恒流充电电流。

当VBAT升高，接近最终浮充电压VFLOAT(典型值为4.2V)时，充电器进入恒压充电模式。此时电压放大器VA输出的电流与涓流/恒流模式时输出的电流值相比不可忽略，对于VL4起到主要作用。VL4在VA的影响下升高，流过功率PMOS管的电流逐渐减小，继续对电池充电直至最终浮充电压4.2V。当电流减小到低于设定值的1/10，即VPROG降至0.1V以下时，终止比较器关断下拉电流源I1。这时VL4变为高电平，功率PMOS管关断，系统进入待机模式。BAT引脚下面的电阻通路由电池供电。流过这条通路的电流很小，不会对电池的电量造成很大影响。

内部比较器可以BAT引脚上的电压，当引脚电压小于4.1V时，充电周期自动重新启动。

手动停机是一个相对比较独立的过程。在充电循环中的任何时刻，通过去掉RPROG，从而使PROG引脚浮置，充电器处于停机模式。重新连接设定电阻器可启动一个新的充电循环。

在另一个实施例中，如果芯片温度试图升至约105℃的预设值以上，则一个内部热反馈环路TA将减小设定的充电电流。该功能可防止芯片过热。在热限制模式中，系统不会在电流减小到设定值的1/10时进入待机状态。当充电控制模块温度升高到105℃以上时，温度放大器的输出使VL4升高，流过功率PMOS管的电流减小，芯片功耗降低，温度下降。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (8)

1.一种应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，包括：控制通讯模块、与所述控制通讯模块连接的充电管理模块；

所述控制通讯模块内包括：串联电芯检测和通讯部分，所述串联电芯检测内部设有热敏电阻器，所述通讯部分包括：串口和外部EEPROM；

所述充电管理模块包括：稳压器，所述稳压器连接所述充电管理模块的OUT端口。

2.根据权利要求1所述的应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，所述通讯部分包括总线SMBUus和HDQ16两种通信接口，总线SMBUus连接SMBC时钟和SMBD数据引脚。

3.根据权利要求2所述的应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，所述HDQ16接口连接内寄存器。

4.根据权利要求1所述的应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，所述充电管理模块设有GHRG端口，所述GHRG端口端口为漏极开路。

5.根据权利要求1所述的应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，所述充电管理模块上还设有BAT端口，所述BAT端口是所述充电管理模块的输出端和稳压器的输入端。

6.根据权利要求1所述的应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，所述充电管理模块上还设有FB端口，所述FB端口为稳压器的反馈输入端，所述稳压器连接有误差放大器将该引脚电压与内部基准电压对比。

7.根据权利要求1所述的应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，所述充电管理模块上还设有PROG端口，所述PROG端口电连接所述控制通讯模块，用于设定充电电流并监控充电电流。

8.根据权利要求1所述的应用于新能源领域的可编程芯片，其特征在于，所述充电管理模块上还设有电源电压输入端和接地端。

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