MAX8845Z/MAX8845Y評估套件：助力單節(jié)鋰離子電池充電設(shè)計

在電子設(shè)備的設(shè)計中，電池充電管理是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天，我們就來深入了解一下MAXIM公司的MAX8845Z評估套件，它可以用于評估MAX8845Z/MAX8845Y 28V線性鋰離子電池充電器，為我們的電池充電設(shè)計提供有力支持。

文件下載：MAX8845ZEVKIT+.pdf

評估套件概述

MAX8845Z評估套件是一塊經(jīng)過全面組裝和測試的PCB，用于評估MAX8845Z/MAX8845Y 28V線性鋰離子電池充電器。該套件具有以下顯著特點(diǎn)：

1. 過壓保護(hù)的LDO輸出（SAFEOUT）：為系統(tǒng)中低電壓額定的USB或充電器輸入提供保護(hù)。
2. 電池組檢測電路（DETBAT）：當(dāng)電池組不存在時，禁用IC，避免不必要的充電操作。
3. 輸入過壓保護(hù)：當(dāng)輸入源超過7.5V時，IC會禁用充電，防止不合格或有故障的交流適配器對電池造成損害。
4. 可調(diào)節(jié)的充電電流：通過外部電阻（R1）可調(diào)節(jié)快速充電電流，通過外部電阻（R2）可調(diào)節(jié)頂充電流閾值。
5. 其他功能：包括低電平有效控制輸入（EN）、低電平有效輸入電源檢測輸出（POK），以及用于系統(tǒng)啟動的輸出信號（MAX8845Z = ABO，MAX8845Y = $overline{ABO}$）。

套件特性

充電模式與保護(hù)

• CCCV充電：采用恒流恒壓（CCCV）充電模式，結(jié)合熱調(diào)節(jié)功能，確保單節(jié)鋰離子電池的安全充電。
• 無需外部MOSFET等元件：減少了外部元件的使用，簡化了電路設(shè)計。
• 可編程充電電流：最大可編程快速充電電流可達(dá)1A，頂充電流閾值也可通過外部電阻進(jìn)行設(shè)置。
• 輸入過壓保護(hù)：輸入電壓范圍為4.25V至28V，當(dāng)輸入電壓超過7.5V時，提供過壓保護(hù)。
• 低 dropout 電壓：在500mA電流下，dropout電壓僅為300mV，提高了充電效率。

其他特性

• 輸入電源檢測輸出（POK）：可用于檢測輸入電源的有效性。
• 充電狀態(tài)輸出（CHG）和充電使能輸入（EN）：方便對充電過程進(jìn)行控制和監(jiān)測。
• 自動啟動輸出（ABO）：為系統(tǒng)啟動提供支持。
• 環(huán)保設(shè)計：符合無鉛（Pb）和RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

元件清單與供應(yīng)商

評估套件包含了多種元件，如陶瓷電容、LED、電阻、2引腳插頭等。這些元件的供應(yīng)商包括Digi-Key Corp.、Murata Electronics North America, Inc.、Panasonic Corp.等。在聯(lián)系這些供應(yīng)商時，需要表明使用的是MAX8845Z。

快速啟動指南

推薦設(shè)備

• 4V至28V可調(diào)電源（PS1），能夠提供1A電流。
• 一個5V電源（PS2），能夠提供100mA電流。
• 三個數(shù)字萬用表（DMM1、DMM2、DMM3）。
• 一個10A電流表。
• 一個單節(jié)鋰離子電池（未完全充電）。

操作步驟

1. 將電源（PS1）預(yù)設(shè)為5V，關(guān)閉電源，在所有連接完成后再開啟。
2. 將電源（PS2）預(yù)設(shè)為5V，關(guān)閉電源，在所有連接完成后再開啟。
3. 驗證JU1（EN）上安裝了分流器，將評估套件設(shè)置為禁用模式。
4. 驗證JU2（DETBAT）上安裝了分流器。
5. 驗證JU3和JU4未安裝分流器。
6. 將電源（PS1）的正極連接到評估套件標(biāo)有IN的焊盤，負(fù)極連接到標(biāo)有GND的焊盤。
7. 將電源（PS2）的正極連接到評估套件標(biāo)有VI/O的焊盤，負(fù)極連接到標(biāo)有GND的焊盤。
8. 注意鋰離子電池的極性，連接單節(jié)鋰離子電池和10A電流表。
9. 將數(shù)字萬用表（DMM1）跨接在鋰離子電池兩端，記錄電池電壓。根據(jù)電池電壓，充電器將進(jìn)入預(yù)充電模式（$VBATT < 2.5V$）或快速充電模式（$VBATT ≥ 2.5V$）。
10. 將數(shù)字萬用表（DMM2）從ABO（僅適用于MAX8845Z）連接到GND。
11. 將數(shù)字萬用表（DMM3）從SAFEOUT連接到GND。
12. 先開啟PS1，再開啟PS2。
13. 移除JU1上的分流器，將評估套件設(shè)置為啟用模式。
14. 驗證D2發(fā)光，表明POK為低電平，輸入電源有效。
15. 驗證DMM3讀取的電壓約為4.7V。
16. 根據(jù)充電器的模式，驗證電流表的讀數(shù)：快速充電模式下約為500mA，預(yù)充電模式下約為50mA。
17. 驗證D1發(fā)光，表明CHG為低電平，電池充電器開啟。如果電池已充滿，D1將不發(fā)光。
18. 驗證DMM2讀取的電壓與DMM1讀取的電壓大致相同。
19. 當(dāng)電池充滿時，DMM1讀取的電壓為4.2V。
20. 移除JU2上的分流器，驗證D1和D2不發(fā)光。
21. 在JU2上安裝分流器。
22. 關(guān)閉輸入電源（PS1）。
23. 驗證D2不發(fā)光，DMM2讀取的電壓為0V。
24. 在JU4上安裝分流器。
25. 驗證DMM2讀取的電壓與DMM1讀取的電壓大致相同。
26. 開啟PS1并將電壓增加到8V。
27. 驗證D1和D2不發(fā)光，DMM3讀取的電壓為0V。

評估完成后的關(guān)機(jī)步驟

1. 在JU1上安裝分流器。
2. 關(guān)閉兩個電源。
3. 移除電池。
4. 斷開評估套件上的所有測試引線。

硬件詳細(xì)描述

充電控制

MAX8845Z/MAX8845Y充電器使用電壓、電流和熱控制環(huán)路來對單節(jié)鋰離子電池進(jìn)行充電和保護(hù)。當(dāng)插入電池電壓低于2.5V的鋰離子電池時，充電器進(jìn)入預(yù)充電階段，以用戶編程的快速充電電流的10%對電池進(jìn)行預(yù)充電。當(dāng)電池電壓超過2.5V時，IC進(jìn)入快速充電階段。當(dāng)電池電壓接近4.2V時，電池電流減小。當(dāng)電池電流降至RMIN設(shè)置的頂充電流閾值以下時，IC進(jìn)入頂充模式，CHG指示燈變?yōu)楦咦杩?，表明電池已充滿。

過壓保護(hù)輸出（SAFEOUT）

SAFEOUT是一個線性穩(wěn)壓器，提供4.7V的輸出電壓，可用于為低電壓額定的充電系統(tǒng)供電。當(dāng)$V{IN} ≥ 4.25V$時，SAFEOUT線性穩(wěn)壓器開啟，當(dāng)$V{IN}$大于過壓閾值（典型值為7.5V）時，穩(wěn)壓器禁用。

電池組檢測輸入（DETBAT）

DETBAT是一個電池組ID電阻檢測器，當(dāng)通過一個小于51kΩ的電阻拉低時，啟用電池充電器。通過在JU2上安裝插頭，DETBAT通過R5（4.7kΩ）接地。如果DETBAT未連接，或下拉電阻為51kΩ或更大，電池充電器將被禁用。如果不使用DETBAT，將其連接到GND以確保正常操作。

POK輸出

開漏POK輸出在2.35V ≤ $V{IN} ≤ 7V$、$(V{IN }-V{BATT }) ≥ 40mV$（典型值，$V{IN}$上升）且DETBET通過一個小于51kΩ的電阻拉低時為低電平。在關(guān)機(jī)期間，POK為高阻抗。與微處理器邏輯輸入接口時，可能需要一個上拉電阻到微處理器的I/O電壓。

自動啟動助手

MAX8845Z/MAX8845Y包含一個自動啟動助手電路，用于生成系統(tǒng)啟動的使能信號（MAX8845Z = ABO，MAX8845Y = $overline{ABO}$）。對于MAX8845Z，啟動助手功能類似于一個內(nèi)部或門。第一個輸入取決于輸入電源電壓$V{IN}$和DETBAT，第二個輸入是應(yīng)用于ABI的外部信號。當(dāng)DETBAT通過一個小于51kΩ的電阻拉低、2.35V ≤ $V{IN} ≤ 7V$且$(V{IN }-V{BATT }) ≥ 40mV$（典型值，$V_{IN}$上升）時，第一個輸入（POK）被拉高。第二個輸入信號（ABI）由外部源驅(qū)動。如果POK被拉低，無論ABI狀態(tài)如何，啟動助手總是將ABO拉高（MAX8845Z）。ABI通過一個內(nèi)部200kΩ電阻接地。如果ABI由外部暴露引腳提供，需要一個RC濾波器（圖2中的R1/C3）進(jìn)行ESD保護(hù)和噪聲濾波；如果ABI由系統(tǒng)的內(nèi)部GPIO或邏輯提供，則不需要RC濾波器。

充電器使能輸入

MAX8845Z評估套件包含一個低電平有效邏輯輸入（EN），用于啟用IC。將EN拉低、不連接JU1或?qū)N連接到GND可啟用充電控制電路；將$overline{EN}$拉高可禁用充電控制電路。$overline{EN}$有一個內(nèi)部200kΩ下拉電阻。

快速充電電流設(shè)置

快速充電電流通過連接在SETI到GND之間的外部電阻（圖2中的R1）進(jìn)行編程。使用以下公式確定快速充電電流（$I_{FASTCHARGE}$）： [I{FASTCHARGE}=frac{1400 V}{R{SETI }}] 其中，$I_{FASTCHARGE}$的單位為安培，$R{SETI}$的單位為歐姆。由于連續(xù)充電電流限制為1A，$R_{SETI}$必須始終為1.40kΩ或更高。SETI處的電壓可用于監(jiān)測快速充電電流水平，SETI的輸出電流為每1016μA對應(yīng)一定的充電電流。SETI處的電壓在選定的快速充電電流下標(biāo)稱值為1.4V，隨著電池充滿或熱調(diào)節(jié)電路啟動，充電電流減小，電壓也會下降。

頂充電流閾值設(shè)置

頂充電流閾值通過連接在MIN到GND之間的外部電阻（圖2中的R2）進(jìn)行編程。使用以下公式確定頂充電流（$I{MIN}$）： [I{MIN}=frac{140 V}{R{MIN}}] 其中，$I{MIN}$的單位為安培，$R_{MIN}$的單位為歐姆。

熱調(diào)節(jié)

熱調(diào)節(jié)環(huán)路通過必要時減小充電電流，將MAX8845Z/MAX8845Y芯片溫度限制在+115°C。這一特性不僅保護(hù)IC免受過熱影響，還允許在不損壞IC的情況下使用更高的充電電流。

評估MAX8845Y

要評估MAX8845Y版本，需要訂購MAX8845YETC+并與MAX8845ZEVKIT+一起使用。移除U1并更換為MAX8845YETC+（頂部標(biāo)記：ABM），并在JU3上安裝分流器。MAX8845Y具有低電平有效自動啟動邏輯輸出（ABO），需要外部電源（MAX8845Z評估套件上的VI/O）來實現(xiàn)邏輯高電平。評估MAX8845Y的步驟與MAX8845Z類似，但有一些細(xì)微差異，具體步驟可參考上述文檔。

總之，MAX8845Z評估套件為我們提供了一個方便、可靠的平臺，用于評估MAX8845Z/MAX8845Y 28V線性鋰離子電池充電器。通過合理使用該套件，我們可以更好地了解充電器的性能和特性，為電池充電設(shè)計提供有力支持。你在使用類似評估套件時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。