bq24750A点击型号即可查看芯片规格书
特征
•NMOS-NMOS同步降压转换器，频率300 kHz，效率>95%
•至少30 ns的驾驶员死区时间和99.5%的最大有效占空比
•高精度电压和电流调节
–充电电压精度为±0.5%
–充电电流精度为±3%
–适配器电流精度为±3%
–±2%输入电流检测放大器精度
•整合
–从AC/DC适配器或电池自动选择系统电源
–内部回路补偿
–内部软启动
•安全
–输入过压保护（OVP）
–带有状态指示器的动态电源管理（DPM）
–可编程浪涌适配器电源（ACOP）和过电流（ACOC）限制
–反向传导保护输入FET
–蓄电池热敏电阻感测输入（TS）用于充电确认
•支持两个、三个或四个锂电池
•5–24 V AC/DC适配器工作范围
•通过电阻或DAC/GPIO主机控制进行比率编程的模拟输入
–充电电压（4–4.512 V/电池）
–充电电流（高达10 A，带10 mΩ感测电阻器）
–适配器电流限制（DPM）
•状态和监测输出
–AC/DC适配器具有可编程电压阈值
–DPM环路激活
–从输入源引出的电流
•支持任何电池化学：锂+、镍镉、镍氢、铅酸等。
•充电启用
•28针，5x5毫米QFN封装
•能源之星低智商
–<10微安的非工作状态蓄电池放电电流
–<1.5毫安关断状态输入荧光电流
应用
•笔记本电脑和超移动电脑
•便携式数据采集终端
•便携式打印机
•医疗诊断设备
•电池架充电器
•备用电池系统
说明
bq24750A是一款高效的同步电池充电器，具有集成补偿和系统电源选择器逻辑，为空间受限的多化学电池充电应用提供低组件数量。比率充电电流和电压编程允许高调节精度，可以通过电阻硬接线或由系统电源管理微控制器使用DAC或GPIO编程。
bq24750A为两个、三个或四个系列的锂电池充电，支持高达10A的充电电流，并提供28针、5x5毫米QFN封装。
bq24750A控制外部开关，防止电池放电回到输入端，将适配器连接到系统，并使用6伏门驱动器将电池连接到系统，以提高系统效率。为了最大限度地保证系统安全，浪涌功率限制提供对高输入电压乘以电流的瞬时响应。此AC过功率保护（ACOP）功能将输入开关电源限制在ACOP引脚上的编程级别，如果高功率条件持续存在以防止过热，则锁定关闭。
bq24750A具有动态电源管理（DPM）和输入功率限制功能。当达到输入功率限制时，这些功能可降低电池充电电流，以避免在同时为负载和电池充电器供电时使交流适配器过载。一个高精度的电流检测放大器可以精确测量来自交流适配器的输入电流，以监控整个系统的功率。
订购信息
包装热数据
超过工作自由空气温度范围（除非另有说明）。
（1）、有关最新的包和订购信息。
（2）、该数据基于使用JEDEC High-K板，暴露的模垫连接到板上的铜垫。通过矩阵2x3与地平面相连。
典型特征
功能框图
蓄电池电压调节
bq24750A的充电电压采用高精度电压调节器。内部默认电池电压设置为VBATT=4.2 V×电池计数。调节电压与VDAC成比例关系。VADJ与VDAC的比值为VBATT调节电压提供了额外的12.5%的调节范围。通过将调节范围限制在调节电压的12.5%，外部电阻失配误差从±1%降低到±0.1%。因此，即使使用1%的不匹配电阻，总电压精度仍保持在0.5%以上。比率转换还允许与D/As或微控制器（μC）兼容。
蓄电池电压通过VADJ和VDAC编程，使用公式1。
VDAC的输入电压范围在2.6 V到3.6 V之间。VADJ设置在0和VDAC之间。当VADJ连接到REGN时，VBATT默认为4.2v×cell count。
CELLS pin是选择cell count的逻辑输入。将电池连接至充电2、3或4锂电池。当对其他电池化学成分充电时，使用电池为充电器选择输出电压范围。
每个电池的充电终止电压是电池化学性质的函数。请咨询蓄电池制造商以确定此电压。
BAT引脚用于感应电池电压以进行电压调节，应尽可能靠近电池连接，或直接连接到输出电容器上。建议将0.1μF陶瓷电容器从BAT连接到AGND，尽可能靠近BAT引脚，以分离高频噪声。
蓄电池电流调节
SRSET输入设置最大充电电流。蓄电池电流由连接在SRP和SRN之间的电阻RSR感应。SRP和SRN之间的满标度差分电压为100mv。因此，对于0.010-Ω感测电阻器，最大充电电流为10 a。SRSET使用公式2对VDAC进行比率测量：
SRSET的输入电压范围在0到VDAC之间，最高可达3.6v。
SRP和SRN管脚用于跨RSR检测，默认值为10 mΩ。但是，也可以使用其他值的电阻器。较大的感测电阻值产生较大的感测电压和较高的调节精度。然而，这是以较高的传导损耗为代价的。
输入适配器电流调节
来自交流适配器或其他直流电源的总输入电流是系统电源电流和蓄电池充电电流的函数。系统电流通常随着系统的部分通电或断电而波动。没有动态电源管理（DPM），电源必须能够同时提供最大系统电流和最大充电器输入电流。通过使用DPM，当输入电流超过ACSET设置的输入电流限制时，输入电流调节器减小充电电流。可降低交流适配器的电流容量，降低系统成本。
与设置电池调节电流类似，适配器电流由连接在ACP和ACN之间的电阻器RAC感应。它的最大值被设置为ACSET，这是相对于VDAC的比率，使用公式3。
ACSET的输入电压范围在0和VDAC之间，最高可达3.6 V。
ACP和ACN引脚用于检测默认值为10 mΩ的RAC。但是，也可以使用其他值的电阻器。感测电阻值越大，感测电压越大，调节精度越高。然而，这是以较高的传导损耗为代价的。
适配器检测和通电
外部电阻分压器在适配器电压进入ACDET前使其衰减。适配器检测阈值通常应编程为大于最大电池电压和小于最小允许适配器电压的值。ACDET分频器应该放在ACFET之前，以便感应真实的适配器输入电压，无论ACFET是开还是关。在检测到适配器之前，BATFET保持打开，ACFET关闭。
如果PVCC低于5v，设备将被禁用。
如果ACDET低于0.6v但PVCC高于5v，则启用部分偏置，包括粗略的带隙基准、ACFET驱动和BATFET驱动。IADAPT被禁用并下拉至GND。总静态电流小于10微安。
当ACDET上升到0.6 V以上，PVCC上升到5 V以上时，所有的偏置电路都被启用，VREF上升到3.3 V。如果CHGEN低，REGN输出上升到6 V。IADAPT有效地成比例地反映适配器电流。
当ACDET持续升高并通过2.4 V时，存在有效的交流适配器。700毫秒后，发生以下情况：
•ACGOOD通过外部上拉电阻低至主机数字电压轨；
•ACFET可以打开，BATFET因此关闭；（请参阅系统电源选择器）
•如果满足所有条件，则开始充电。（参考启用和禁用充电）
启用和禁用充电
在启用充电之前，以下条件必须有效：
•CHGEN低
•PVCC>UVLO，UVLO=4v
•检测到适配器
•适配器电压高于BAT+285 mV
•适配器没有过电压（ACOV）
•在检测到适配器后，700毫秒的延迟加上10毫秒的ACOC时间完成
•调节器处于最终电压的80%
•热关机（TSHUT）无效
•TS在温度鉴定窗口内
•VDAC>2.4伏
系统电源选择器
bq24750A自动在将适配器或电池电源连接到系统负载之间切换。默认情况下，电池在通电或没有有效适配器时连接到系统。当检测到适配器时，首先断开电池与系统的连接，然后连接适配器。当选择晶体管开关时，一种自动的先断后合算法可以防止穿透电流。
ACDRV信号驱动适配器和ACP之间连接的一对背对背p通道功率mosfet（源连接在一起并连接到PVCC）。连接到适配器的场效应晶体管可防止电池在关闭时反向放电到适配器。与肖特基二极管相比，p沟道场效应管（漏极连接到适配器输入端）在关闭时提供了反向电池放电保护；同时，与肖特基二极管相比，它的低RDS（开）也将系统功耗降至最低。另一个连接到ACP的p通道FET将电池与适配器分离，并为系统提供ACOC电流限制和ACOP功率限制。BATDRV信号控制放置在BAT和系统之间的p通道功率MOSFET。
当没有检测到适配器时，ACDRV输出被拉到PVCC以关闭ACFET，并断开适配器与系统的连接。BATDRV保持ACN–6 V以将电池连接到系统。
在检测到适配器后700毫秒，系统开始从电池切换到适配器。ACN电压必须高于BAT 285 mV才能进行切换。先断后合逻辑在ACFET开启前关闭ACFET和BATFET 10微秒。这样可以隔离电池的穿透电流或任何大的放电电流。BATDRV输出被拉至ACN，ACDRV引脚被内部调节器设置为PVCC–6 V，以打开p通道ACFET，将适配器连接至系统。
当适配器被卸下时，系统将等待ACN降至BAT上方285 mV的范围内，以便从适配器切换回电池。先断后合逻辑确保10微秒的死区时间。ACDRV输出被拉至PVCC，BATDRV引脚被内部调节器设置为ACN–6 V，以打开p通道BATFET，将电池连接至系统。
用于ACDRV和BATDRV驱动器的非对称栅极驱动器提供ACFET和BATFET的快速关断和慢速开断，以帮助实现逻辑前的断开，并允许任一FET的软启动。通过在p通道功率mosfet的栅极和源极之间放置一个电容器，可以进一步增加软启动时间。
自动内部软启动充电器电流
每次充电器启动时，充电器自动软启动充电器调节电流，以确保输出电容器或功率转换器没有过冲或应力。软启动包括将充电器调节电流增加到8个均匀分布的步骤，直至达到编程的充电电流。每个步骤持续约1 ms，典型上升时间为8 ms。此功能不需要外部组件。
变频器运行
同步buck-PWM变换器采用固定频率（300khz）电压模式和前馈控制方案。III型补偿网络允许在转换器的输出端使用陶瓷电容器。补偿输入级内部连接在反馈输出（FBO）和误差放大器输入（EAI）之间。反馈补偿级连接在误差放大器输入端（EAI）和误差放大器输出端（EAO）之间。LC输出滤波器的标称谐振频率为8 kHz–12.5 kHz。
共振频率fo由下式给出：
其中（从图1示意图）
• CO = C11 + C12
• LO = L1
将内部锯齿形斜坡与内部EAO误差控制信号进行比较，以改变转换器的占空比。斜坡高度是输入适配器电压的十五分之一，使其始终与输入适配器电压成正比。这样可以消除由于输入电压变化而引起的任何环路增益变化，并简化环路补偿。斜坡偏移200 mV，以便在EAO信号低于斜坡时允许0%的占空比。EAO信号也允许超过锯齿波斜坡信号，以便在100%占空比脉冲宽度调制请求下工作。内部栅极驱动逻辑允许99.98%的占空比，同时确保N通道上部设备始终有足够的电压保持完全开启。如果BTST到PH电压下降到4v以下超过3个周期，则高侧N沟道功率MOSFET关闭，低侧N沟道功率MOSFET打开，以拉低PH节点并对BTST电容器充电。然后，高压侧驱动器返回到100%占空比运行，直到检测到（BTST-PH）电压因泄漏电流而再次降低，使BTST电容器放电低于4V，并重新发出复位脉冲。
300kHz固定频率振荡器在输入电压、电池电压、充电电流和温度的所有条件下严格控制开关频率。这简化了输出滤波器的设计，并使其远离可听见的噪声区域。电荷电流感测电阻RSR的设计应使感测电阻前至少有一半或一半以上的总输出电容，同时接触感测电阻和输出电感；另一半或剩余电容置于感测电阻后。输出电容应分开放置在电荷电流感测电阻器的两侧。50:50%的比率是最好的性能；但是输出电感和感测电阻连接的节点应该至少有总电容的50%。该电容提供足够的滤波以消除开关噪声并提供更好的电流检测精度。III型补偿在交叉频率附近提供相位提升，提供足够的相位裕度。
同步和非同步运行
当感应到的充电电流低于ISYNSET内部设置值时，充电器以非同步模式工作。否则，充电器以同步模式工作。
在同步模式下，当高压侧N沟道功率MOSFET关闭时，低压侧N沟道功率MOSFET打开。内部栅极驱动逻辑使用接通前断开开关，以防止击穿电流。在两个fet都关闭的30ns死区时间内，低压侧功率MOSFET的背二极管传导电感电流。低侧场效应晶体管的开启保持低功耗，并允许在高电流下安全充电。在同步模式下，电感电流总是流动的，并且设备在连续导通模式（CCM）下工作，形成一个固定的两极系统。
非同步运行时，高压侧N沟道功率MOSFET关断后，在通断前的断开死区时间后，低压侧N沟道功率MOSFET关断约80ns，然后低压侧功率MOSFET关断并保持关断，直到下一个循环开始，高压侧功率MOSFET再次开启。要求低压侧MOSFET 80 ns的开启时间，以确保自举电容器始终充电，并能够在下一个循环中保持高压侧功率MOSFET的开启。这对于电池充电器来说很重要，因为与常规的dc-dc转换器不同，充电器中有一个电池负载，可以保持电压，并且可以产生电流和吸收电流。80ns的低边脉冲将PH节点（高边和低边MOSFET之间的连接）拉低，使自举电容器充电到REGN LDO值。80ns后，低边MOSFET保持关闭，以防止出现负电感电流。电感电流被关断的低边MOSFET阻断，电感电流变得不连续。这种模式被称为不连续传导模式（DCM）。
在DCM模式下，回路响应会自动改变，并且有一个单极系统，在该系统中，磁极与负载电流成比例，因为转换器不吸收电流，只有负载提供电流吸收。这意味着在非常低的电流下，回路响应较慢，因为有较少的下沉电流可用于放电输出电压。在非同步运行期间的极低电流下，在80ns充电脉冲期间可能存在少量的负电感电流。电荷应足够低，以便被输入电容吸收。
当BTST–PH<4v时，在LODRV上出现80ns充电脉冲，高侧MOSFET不打开，低侧MOSFET不打开（只有80ns充电脉冲）。
在bq24750A中，VISYNSET=ISYN×RSR被内部设置为13mV，作为充电器从非同步运行变为同步运行的充电电流阈值。低压侧驱动器仅开启80 ns以给升压电容充电。这对于防止负电感电流非常重要，因为负电感电流可能会导致升压效应，当电源从电池传输到输入电容器时，输入电压会增加。这种升压效应会导致PVCC节点电压过高，并可能导致系统损坏。电感纹波电流由：
和
其中：
VIN=适配器电压
VBAT=电池电压
fS=开关频率
L=输出电感
D=占空比
iriple_MAX发生在工作循环（D）在给定的VIN、fs和L下几乎接近0.5时。
ISYNSET比较器或电荷潜流比较器比较SRP-SRN和内部阈值之间的电压。阈值在下降沿上设置为13 mV，上升沿上设置8 mV滞后，变化率为10%。
使用电流检测放大器（CSA）的高精度IADAPT
工业标准高精度电流检测放大器（CSA）允许主机处理器或离散逻辑通过IADAPT引脚的模拟电压输出来监测输入电流。CSA通过IADAPT引脚将ACP–ACN的输入感应电压放大20倍。IADAPT输出是20×输入差动电压的电压源。当PVCC在5V以上，ACDET在0.6V以上时，IADAPT不再停留在地面，而是激活。如果设计者需要降低电压，可以使用从IOUT到AGND的电阻分压器，同时仍然可以实现超过温度的精度，因为电阻的热系数可以匹配。
建议在输出端连接200 pF电容器，以消除高频噪声。如果需要附加滤波，在最大200 pF电容器之后，附加RC滤波器是可选的。注意，添加过滤也会增加额外的响应延迟。
输入过电压保护（ACOV）
ACOV提供保护，防止由于高输入电压而造成系统损坏。当ACDET>3.1 V时，控制器进入ACOV。禁用充电，通过关闭ACDRV断开适配器与系统的连接，通过打开BATDRV将电池连接到系统。ACDET电压恢复到3.1 V以下时，ACOV未锁定正常工作恢复。
输入欠压锁定（UVLO）
系统必须至少有5V的PVCC电压才能正常工作。这个PVCC电压可以来自输入适配器或电池，使用二极管或输入。当PVCC电压低于5v时，即使ACDET高于0.6v，到ACFET和BATFET的偏置电路REGN、VREF和栅极驱动偏置仍保持不激活状态。
交流低压（ACLOWV）
ACP<3V时，ACLOWV在设置保护闩锁之前清除该中断；PVCC<UVLO时，UVLO清除该闩锁。它确保当ACP<3V时BATDRV关闭，因此当ACP<3V或PVCC<UVLO时，此功能允许ACDRV再次打开ACFET。
蓄电池过电压保护
当BAT电压高于调节电压的104%时，转换器停止切换。在BAT电压低于调节电压的102%之前，转换器不允许高压侧FET开启。这允许对过电压条件（如负载被卸下或蓄电池断开）进行一次循环响应。
充电过电流保护
充电器具有二次过电流保护功能。它监测充电电流，防止电流超过规定充电电流的145%。当检测到过电流时，高压侧栅极驱动关闭，当电流低于过电流阈值时自动恢复。
过温度保护
QFN封装具有较低的热阻抗，提供从硅到环境的良好热传导，以保持结温较低。作为附加保护级别，充电器转换器在结温超过155°C的阈值时关闭并自我保护。充电器保持关闭状态，直到结温降至135°C以下。
状态寄存器（ACGOOD、DPMDET管脚）
有两个状态输出可用，并且都需要外部上拉电阻器将引脚拉到系统数字轨道上以获得高电平。
当ACDET高于2.4v且700 ms延迟时间结束时，ACGOOD变低。这表明适配器电压足够高。
当DPM回路激活以降低电池充电电流时，DPMDET开漏输出变低（延迟10毫秒后）。
温度鉴定
控制器通过测量TS引脚和AGND之间的电压来连续监测电池温度。在典型应用中，负温度系数热敏电阻（NTC）和外部分压器产生该电压。控制器将该电压与其内部阈值进行比较，以确定是否允许充电。要启动充电循环，电池温度必须在VLTF至VHTF阈值范围内。如果电池温度超出此范围，控制器将暂停充电，直到电池温度在VLTF至VHTF范围内。在充电循环期间，蓄电池温度必须在VLTF到VTCO的阈值范围内。如果电池温度超出此范围，控制器将暂停充电，直到电池温度在VLTF至VHTF范围内。控制器通过关闭PWM充电fet来暂停充电。VTSDET电压阈值用于检测电池是否已连接。图32总结了操作。
假设电池组上有一个103AT NTC热敏电阻，如图33所示，可使用以下方程式确定RT1和RT2的值：
和
输入过功率保护（ACOP）
ACOC/ACOP电路提供了可靠的安全保护层，可以补充其他安全措施。ACOC/ACOP有助于保护输入电流免受各种条件引起的浪涌，包括：
•适配器插入和系统选择器，将适配器连接到系统电容器需要充电的系统
•当适配器重新连接到系统时退出学习模式；系统负载过电流浪涌
•系统对地短路
•蓄电池对地短路
•相位对地短路
•高压侧FET从漏极到电源短路（系统对PH短路）
•BATFET从漏极到电源短路（系统对BAT短路）
以下是防止这些故障条件的电路示例。
对于使用选择器功能的设计，提供输入过电流（ACOC）和输入过功率保护功能（ACOP）。阈值是由外部电容器从ACOP引脚到AGND设置的。检测到适配器后（ACDET引脚>2.4V），在ACGOOD被断言为低电平之前有700毫秒的延迟，并且Q3（BATFET）被关闭。然后Q1/Q2（ACFET）由ACDRV引脚打开。当Q1/Q2（ACFET）开启时，ACFET允许在线性调节模式下工作，以将最大输入电流ACOC限制在安全水平。ACOC电流限制是SRSET/VDAC比值设定的DPM输入电流限制的1.5倍。ACP–ACN的最大允许电流限制为100 mV（10-mΩ感测电阻器为10 A）。
ACDRV信号开始开启后的前2 ms，ACOC可能会限制电流；但不允许控制器闭锁，以便为系统电压上升留出合理的时间。
2毫秒后，启用ACOP。ACOP允许ACFET在ACFET因过度散热而损坏之前锁定。控制器仅在ACOP引脚电压超过2 V时才锁定。在ACOP中，当输入电流受到ACOC的限制时，电流源开始给ACOP电容充电。该电流源与ACFET（VPVCC-ACP）源极漏上的电压成18μA/V的比例。如果电压更大（功耗更大），这种依赖性允许更快的电容充电。它允许时间由选定的ACOP电容器编程。如果控制器不限制电流，则向ACOP引脚注入固定的5μa汇电流，以使ACOP电容器放电。这种充放电效应取决于是否存在电流限制条件，并具有一种记忆效应，可随时间平均功率，保护系统免受潜在危险的重复故障。当超过ACOP阈值时，充电被禁用，适配器与系统断开，以保护ACFET和整个系统。如果ACFET被锁定，BATFET将被打开以将电池连接到系统。
电容器提供一个可预测的时间来限制ACFET的功耗。由于输入电流在ACOC电流限制下是恒定的，设计者可以计算ACFET的功耗。
ACOC电流极限阈值等于功率=Id×Vsd=IACOC_LIM×V（PVCC-ACP）。
充电到2V所需的时间可以从：
只有将ACDET引脚电压降至2.4 V以下，然后升至2.4 V以上（即卸下适配器并重新插入），或将PVCC电压降至UVLO阈值以下并将其升高，才能清除ACOP故障锁存。
ACOP闭锁条件：
ACDET后702ms（检测到适配器），以及
a、ACOP电压>2V。ACOP引脚在ACOC电流限制条件下为陶瓷电容器充电。当不在ACOC电流限制时，ACOP引脚对电容器放电。
b、ACOP根据ACFET的持续时间和源漏电压来保护ACOC不受单脉冲ACOC的影响。通过ACFET的更大的电压产生更多的功耗，因此通过增加ACOP引脚的电流源，闭锁保护发生得更快。
c、记忆效应（电容充电和放电）允许保护重复的ACOC条件，取决于持续时间和频率。（图35）。
d、系统对地短路（ACN<2.4 V）时的短路条件。
应用程序信息
输入电容计算
在适配器热插拔期间，ACDRV尚未启用。AC开关断开，输入的简化等效电路如图37所示。
充电器输入侧车辆识别号上的电压由下式给出：
在哪儿，
阻尼条件为：
图38（a）显示了较高的Ci有助于抑制电压尖峰。图38（b）显示了输入杂散电感Li对输入电压尖峰的影响。图38（c）显示了增加阻力有助于抑制输入电压尖峰。
如图38所示，最小化输入杂散电感、增加输入电容和增加电阻（包括使用更高的ESR电容）有助于抑制输入电压尖峰。然而，用户通常无法控制输入杂散电感，增加电容会增加成本。因此，最有效和最具成本效益的方法是增加一个外部电阻。
图39描述了推荐的输入过滤器设计。测量的输入电压和电流波形如图40所示。在保持低电容的情况下，通过增加一个2Ω电阻，输入电压尖峰得到了很好的抑制。
印刷电路板版图设计指南
1、IC封装背面裸露的电源板必须焊接到PCB接地上。确保IC正下方有足够的热通孔，连接到其他层的地平面。
2、控制级和功率级应分开布线。在每一层，信号接地和电源接地仅在电源板上连接。
3、交流电流检测电阻器必须用开尔文触点连接到ACP（引脚3）和ACN（引脚2）。必须最小化此循环的区域。为了进一步降低噪声，需要为ACN增加一个0.1μF的去耦电容器。这些引脚的去耦电容器应尽可能靠近集成电路放置。
4、充电电流检测电阻器必须用开尔文触点连接到SRP（针脚19）、SRN（针脚18）。必须最小化此循环的区域。SRN需要额外的0.1μF去耦电容器，以进一步降低噪声。这些引脚的去耦电容器应尽可能靠近集成电路放置。
5、用于PVCC（引脚28）、VREF（引脚10）、REGN（引脚24）的去耦电容器应放置在IC下方（底层），尽可能短地与IC互连。
6、 BAT（插脚17）、IADAPT（插脚15）的去耦电容器必须放置在靠近相应IC插脚的位置，且与IC的互连应尽可能短。
7、 充电器输入的去耦电容器CX必须非常靠近Q4漏极和Q5源极。
图41显示了带有trace和via位置的推荐组件放置。
有关QFN信息，请参阅以下链接：SCBA017和SLUA271。
