BQ25170：高效單節(jié)鋰電池線性充電器的深度解析

在當(dāng)今便攜設(shè)備高度普及的時(shí)代，高效、安全的電池充電解決方案至關(guān)重要。TI推出的BQ25170線性充電器，專為單節(jié)Li - Ion、Li - Polymer和(LiFePO_{4})電池設(shè)計(jì)，以其出色的性能和豐富的功能，成為了空間受限便攜式應(yīng)用的理想選擇。

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一、BQ25170的核心特性

1. 輸入電壓與功耗特性

BQ25170具備高達(dá)30V的輸入電壓耐受能力，這使其能適應(yīng)多種電源環(huán)境。它還擁有自動(dòng)睡眠模式，有效降低功耗，電池泄漏電流僅350nA，充電禁用時(shí)輸入泄漏電流為85μA，在節(jié)能方面表現(xiàn)出色。

2. 電池兼容性與可編程性

該充電器支持單節(jié)Li - Ion、Li - Poly和(LiFePO{4})電池。通過VSET引腳設(shè)定電池調(diào)節(jié)電壓，如Li - Ion電池可設(shè)置為4.05V、4.1V、4.2V、4.35V、4.4V；(LiFePO{4})電池可設(shè)置為3.5V、3.6V、3.7V。ISET引腳則用于設(shè)置充電電流，范圍從10mA到800mA，滿足不同電池的充電需求。

3. 高精度充電

在充電精度方面，BQ25170表現(xiàn)卓越，充電電壓精度達(dá)±0.5%，充電電流精度為±10%，能有效保障電池的安全和使用壽命。

4. 充電功能與保護(hù)特性

• 充電過程分為預(yù)充電（預(yù)充電電流為ISET設(shè)置電流的20%）、快速充電和終止充電（終止電流為ISET設(shè)置電流的10%）三個(gè)階段。
• 集成了豐富的保護(hù)功能，如6.6V的IN過壓保護(hù)、基于VSET的OUT過壓保護(hù)、1000mA過流保護(hù)、125°C熱調(diào)節(jié)和150°C熱關(guān)斷保護(hù)、OUT短路保護(hù)以及VSET、ISET引腳短路/開路保護(hù)，確保充電過程的安全可靠。

二、BQ25170的應(yīng)用領(lǐng)域

BQ25170廣泛應(yīng)用于各類便攜式設(shè)備，如真無線耳機(jī)、可穿戴配件（智能手環(huán)）、美容護(hù)理產(chǎn)品（電動(dòng)牙刷）以及車隊(duì)管理和資產(chǎn)追蹤設(shè)備等。這些應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)設(shè)備的體積和功耗有較高要求，BQ25170的特性正好滿足了這些需求。

三、BQ25170的詳細(xì)工作原理

1. 充電階段

• 預(yù)充電：當(dāng)電池電壓低于(V_{BATLOWV})閾值時(shí)，認(rèn)為電池已完全放電，進(jìn)入預(yù)充電階段，預(yù)充電電流為ISET設(shè)置電流的20%，同時(shí)激活預(yù)充電安全定時(shí)器（30分鐘）。若定時(shí)器到期電池電壓仍未上升到(V{BAT_LOWV})，則停止充電。
• 快速充電：電池電壓達(dá)到(V_{BATLOWV})閾值后，進(jìn)入快速充電模式，應(yīng)用ISET引腳設(shè)置的快速充電電流，并啟動(dòng)快速充電安全定時(shí)器（10小時(shí)）。此階段提供大部分電量，但I(xiàn)C功耗較大。若IC溫度達(dá)到(T{REG})（125°C），則進(jìn)入熱調(diào)節(jié)模式，降低充電電流以控制溫度。
• 電壓調(diào)節(jié)：電池充電到調(diào)節(jié)電壓后，電壓環(huán)路接管，保持電池電壓穩(wěn)定，直至電流降至終止閾值（ISET設(shè)置電流的10%）。

2. 功能引腳詳解

• IN引腳：輸入電源引腳，需通過至少1μF電容旁路到GND，且電容應(yīng)靠近IC放置。
• ISET引腳：用于設(shè)置快速充電電流，通過連接到GND的外部電阻來定義電流值。電阻范圍為30kΩ（對(duì)應(yīng)10mA）到375Ω（對(duì)應(yīng)800mA），計(jì)算公式為(I{CHG}=frac{K{ISET}}{R_{ISET}})。充電電流低于50mA時(shí)，建議在ISET引腳添加額外的RC電路以獲得更穩(wěn)定的電流信號(hào)。
• TS引腳：溫度限定電壓輸入引腳，連接負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻（推薦103AT - 2）用于監(jiān)測(cè)電池溫度。當(dāng)TS引腳電壓超出范圍時(shí)，充電暫停。若不需要溫度監(jiān)測(cè)功能，可連接10kΩ電阻到GND。拉低TS引腳電壓至(V_{TS_ENZ})以下可禁用充電器。
• STAT引腳：開漏充電器狀態(tài)指示輸出引腳，通過10kΩ電阻連接到上拉軌。低電平表示充電進(jìn)行中，高電平表示充電完成或充電禁用，出現(xiàn)故障時(shí)以1Hz閃爍。
• PG引腳：開漏充電電源正常指示輸出引腳，同樣通過10kΩ電阻連接到上拉軌。當(dāng)(V{IN}>V{INLOWV})且(V{OUT}+V{SLEEPZ}{IN}
• VSET引腳：使用下拉電阻設(shè)置OUT引腳的調(diào)節(jié)電壓，有效電阻范圍為18kΩ到100kΩ，超出此范圍將暫停充電。建議使用±1%公差、溫度系數(shù)小于200ppm/oC的電阻。
• OUT引腳：電池連接引腳，系統(tǒng)負(fù)載可與電池并聯(lián)。需通過至少1μF電容旁路到GND，電容靠近IC放置。