1 Si9731的主要特點(diǎn)
Si9731型電池充電器是一種單片IC,，可在系統(tǒng)處理器控制下對3節(jié)NiCd/NiMH電池或1節(jié)鋰離子電池進(jìn)行脈沖充電。該IC內(nèi)部的低導(dǎo)通電阻（RSD（CON））的MOSFET可在系統(tǒng)處理器施加的脈沖信號下,，通過變化的占空比實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)斷,，因而在大電流脈沖充電時具有非常小的熱耗散。Si9731同時還提供涓流充電模式,，可在電池被充到足夠高的電壓時喚醒處理器以進(jìn)行充電處理和控制,。 Si9731內(nèi)含精密電壓參考和誤差放大器，因此,，也能為鋰離子電池提供恒壓（CV）充電,。
Si9731的主要特點(diǎn)如下：
- 可對單節(jié)鋰離子電池或1-3節(jié)NiCd/NiMH電池進(jìn)行脈沖充電；
- 集成有MOSFET,，可在截止模式實(shí)現(xiàn)雙向反向電流阻塞（blocking）,；
- 具有PWM控制快速充電模式和低電流涓流充電模式；
- 通過引腳可選4.1V或4.2V的鋰離子電池充電終止限制,；
- 具有過熱,、過壓和外部關(guān)斷模式，在關(guān)斷狀態(tài),，電池與外部電源完全隔離,；
- 充電器的輸入、輸出ESD保護(hù)可4kV,；
- 采用16引腳TSSOP封裝,，工作溫度范圍為-40℃~85℃;
Si9731的主要應(yīng)用領(lǐng)域是蜂窩電話電池充電器和個人數(shù)字助理（PDA）中的電源充電等。
2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能
Si9731的引腳排列如圖1所示,，圖2為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖及部分外部元件連接方式,。其引腳功能如表1所列。
表1 Si9731引腳功能
| 引 腳 | 名稱 | 功 能 |
| 1 | CHARGERPRESENTIN CHARGERPRESENT | （開路漏極）輸出的（充電器出現(xiàn)）邏輯輸入 |
| 2 | CHARGERPOWER-ONIN CHARGERPOWER-ONIN | （開路漏極）輸出的（充電器加電）邏輯輸入 |
| 3 | VCHARGER | 3～12V的外部充電器（輸入）電壓,。 |
| 4 | ON/OFF 主機(jī)關(guān)閉腳 | 該腳為低電平,，充電器關(guān)閉，靜態(tài)電流低于是μA |
| 5 | TRICKLECHARGEEN | 選擇該腳為高電平,，涓流充電失能 |
| 6 | CVMODE 當(dāng)MAINCHARGEEN | 腳為高電平時,，一個邏輯高電平能使誤差放大器線性驅(qū)動MOSFET（Q1） |
| 7 | MAINCHAREEEN | 在該腳上的一個外部PWM信號控制快速充電MOSFET（Q1）的開/關(guān)占空因數(shù) |
| 8 | N/C | 該腳不連接外部電路 |
| 9 | VERF | 內(nèi)部1.3V的精密帶隙參考電壓，該腳不施加負(fù)載 |
| 10 | N/C | 該腳不連接外部電路 |
| 11 | GND | 低阻抗系統(tǒng)地 |
| 12 | 4.1V-TAP | 連接該腳至VBAT+,，在恒壓模式4.1V充電終止 |
| 13 | TRICKLE-VBAT | 連接在該腳與至VBAT+之間的電阻限制涓流充電電流 |
| 14 | VBAT+ 充電器輸出 | 連接電池正端 |
| 15 | CHARGERPOWER-ON | （Q4）開路漏極輸出 |
| 16 | CHARGERPRESENT | （Q3）開路漏極輸出 |
3 Si9731的充電過程
3.1 涓流充電
充電通路可由Si9731內(nèi)部的Q1和Q2N溝道MOSFET組成,。當(dāng)電池電壓太低、主處理器不能驅(qū)動Si9731的7腳和5腳時，Q1截止,，以防止快速充電,。此時，由于Q2導(dǎo)通,，電路可以獲得從外部電源VCHARGRE(3腳)到電池的涓流充電通路。涓流充電電流主要由外部電流限制電阻器Rext設(shè)定.
公式如下：
ITRICKLE≈(VCHARGER-VBAT+)/Rext
當(dāng)電池電壓充至3.4V的最低電池工作電壓時,，內(nèi)部鎖存器被觸發(fā),，15腳的輸出將喚醒處理器并使5腳為高電平，其后電路將終止涓流充電并進(jìn)入快速充電階段,。
3.2 快速充電
用微處理器通過Si9731腳7的控制輸入來對電池進(jìn)行脈沖充電,，并通過低導(dǎo)通電阻的Q1（MOSFET）來完成快速充電。處理器通過系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器來監(jiān)視電池電壓,，并通過改變脈沖充電占空比來維護(hù)快速充電,。由于脈沖充電具有較短的導(dǎo)通時間和較長的截止時間，因而可承受足夠大的充電電流,。
當(dāng)對NiCd或NiMH電池充電時,，處理器通過感測VBAT+輸出上的△V或dc/dt，或通過監(jiān)視電池溫度變化（△T）來結(jié)束快速充電模式,。
鋰離子電池的充電終止電壓為4.1V或4.2V,，當(dāng)4.1V_TAP腳懸空時，可選擇4.2V的充電終止電壓,。而將4.1V_TAP與VBAT+腳連接在一起時,，VBAT+的終止電壓是4.1V。當(dāng)電池電壓達(dá)到4.1V或4.2V的充電終止電壓時,，Si9731的CVMODE腳保持高電平,，充電器進(jìn)行恒壓充電模式。在該充電模式下,，電路認(rèn)可的充電（OTC）信號輸出為高電平,，與反饋電阻器（RFB1、RFB2和RFB3）串聯(lián)的Q5導(dǎo)通（接地）,，為內(nèi)部誤差放大器（E/A）提供反饋電壓,，并與同相輸入端上1.3V的參考電壓相比較。E/A產(chǎn)生的輸出驅(qū)動Q1,，使VBAT+保持在充電壓上,。
3.3 認(rèn)充電OTC（OK th charge）信號與控制邏輯
Si9731含有使涓流充電模式和快速充電模式工作的默認(rèn)充電（OTC）信號。為了能對電池充電,，OTC信號必須保持在邏輯高電平上,。為此，應(yīng)當(dāng)滿足以下：
（1）電池電壓低于5V；
（2）充電器輸入電壓VCHARGER高于2.6V但低于12.8V,；
（3）當(dāng)Si9731 7腳（MAINCHARGEEN）為低電平時,，電壓VCHARGER>VBAT+40mV。如果7腳為高電平,，則VCHARGER>VBAT-40mV,；
（4）ON/OFF腳為邏輯高電平。
利用一個加法器可驅(qū)動充電回路晶體管Q1,，其驅(qū)動信號是一個數(shù)字信號與誤差放大順輸出信號的組合,，它們之間的關(guān)系如表2所列。
表2 Q1驅(qū)動信號之間關(guān)系
Q1驅(qū)動數(shù)字信號 誤差放大器輸出 Q1驅(qū)動電平
L L L（完全截止）
L 居間 居間（線性模式）
H L H（完全導(dǎo)通）
H H ×
3.4 保護(hù)
（1）過壓檢測
當(dāng)輸入到Si9731腳3上的電壓VCHARGER大于12.8V時,，內(nèi)部過壓檢測器將關(guān)斷Q1,、Q2和Q5，以終止充電,。
（2）熱關(guān)閉
Si9731內(nèi)置熱保護(hù)電路,，一旦芯片結(jié)溫超過130℃,電路將終止充電。而當(dāng)結(jié)溫降至120℃以下時,，充電恢復(fù),。
（3）通過外部關(guān)斷
在Si9731 的ON/OFF腳施加一個不超過0.4V的電壓時，電路進(jìn)入關(guān)斷模式,，此時電路僅消耗不到0.1μA的靜態(tài)電流,。若在ON/OFF腳施加1.5~12V的電壓，電路將被使能,。為使Si9731總是保持使能狀態(tài),，可將ON/OFF腳連接到VCHARGER腳。當(dāng)Si9731使能時,，電池電壓檢測電路從 VBAT消耗的電流約為25μA,。
4 結(jié)束語
Si9731是一種由μP控制的電池充電器，該電路可對單節(jié)鋰離子電池或1~3節(jié)NiCd或MiMH電池進(jìn)行脈沖充電,。Si9731的VCAHRGER腳的輸入電壓范圍為4.5~12V,，可由墻上的電源適配器提供。Si9731具有快速充電和涓流充電兩種工作模式,，并具有過壓和過熱保護(hù)功能,。