作者：美国研诺逻辑科技有限公司中国区FAE经理 颜重光 

 

AT3680是美国研诺逻辑科技有限公司（www.analogictech.com）生产的多功能锂电池线性充电管理芯片, 特别为低成本的手提产品应用而设计，适用于手机、PDA、数码相机及手持仪器的台式充电器(座充)对锂电池充电管理的需要。AAT3680特备2倍涓流充电功能，有一个脚专用于2倍涓流充电控制，适用于需要调整充电电压和电流的电池。电池充电的温度和充电状态全程监控，当发生过流、短路和过温时，AAT3680将自动关闭，从而保护充电器件和电池。使用AAT3680设计充电器外围电路十分简单，非常适合于便携式电子产品的紧凑设计需要。
　　AAT3680有8脚 MSOP、TSSOP或SOP封装；充电电压VCH为配合各种锂电池、一个或两个锂电池的不同需要，出厂预置有4.1V、4.2V、8.2V、8.4V；适用于-20～+70℃温度范围。
AAT3680内部架构
　　AAT3680是一个高集成、智能化的片上系统（SOC），由图1 可以看到它由读取使能微控制器、2倍涓流充电控制器、电流环误差放大器、电压环误差放大器、电压比较器、温度感测比较器、环路选择和多工驱动器、充电状态逻辑控制器、状态发生器、多工器、LED信号发生器、MOSFET、基准电压、电源开机复位、欠电压锁定、过流/短路保护等十多个不同功能的IC整合在一个晶元上。

AAT3680主要特性
　　● 4.5～15V输入电压范围
　　● 低的静态工作电流,典型值为0.5mA
　　● 可编程充电电流
　　● 自动程控充电
　　● 电池温度监测
　　● 过温保护快速充电选择
　　● 电池过放电涓流调整
　　● 电池充满自动转换至关机/休眠模式
　　● 过压、过流、过温保护
　　● 上电复位
　　● LED充电状态输出或系统微控制器串行接口
　　● -20～+70℃温度范围
　　● 8脚 MSOP、TSSOP或SOP封装

表1 AAT3680引脚功能

AAT3680充电器工作流程

电源接通上电复位，检测供电是否欠电压，如供电电压不足（<4.0V），欠电压锁定，即进入关机模式；如供电电压正常，则对电池包进行温度测试，温度过高，温度故障，则返回上一程式，输出报警；如电池包温度正常，自动作充电模式予先调整测试，VMIN>VBAT，采用低电流充电模式；当VBAT>VMIN，进行电流状态测试，VMAX>VBAT，采用恒流充电模式；VMAX<VBAT，进行电压状态测试，当IMIN<IBAT，进入恒压充电模式；当IBAT=IMAX 时，电池充满自动关机；当VBAT<VRCH进入再充电模式调整测试。无论是低电流充电调整，还是恒流、恒压充电模式都连续对电池包监测温度。整个工作流程如图2所示。
AAT3680涓流充电
　　当锂电池的初始电压很低时或锂电池在充电过程中升温太快时，自动改用微小电流的涓流充电模式，既可保护锂电池又可有效降低充电中的锂电池温度。涓流电流是正常可调节充电电流的10%。AAT3680特有的2倍涓流充电功能可以在安全模式下缩短涓流充电时间。连接TX2脚到VSS，即可获得一个是常规涓流充电电流2倍的快速涓流充电功能。利用MCU可以设计编制涓流、2倍涓流、恒流、恒压充电程控。
AAT3680充电过程
　　AAT3680的锂电池充电曲线如图3所示，充电开始时如电池电压过低，则先采用涓流充电，当锂电池具有一定电流、电压，即进入恒流充电模式，锂电池的电压逐渐升高，当锂电池电压升高到4.0V(VCH=4.1V)或4.1V(VCH=4.2V)时转入恒压充电模式，充电电流逐渐减少，当电压、电流都已达到预置目标值时，充电过程结束。

AAT3680充电状态输出
　　AAT3680经由STAT功能脚提供一个电池充电状态输出，其特点是一个开放的串行数据输出，可以输出显示五种不同状态功能。将STAT脚通过一个LED和VP连接，AAT3680每次输出一组有四个周期长的信息，可以表达电池充电的某一状态。通常情况下，每一个输出周期长1秒，因而一组状态信息需要4秒的时间通过一个LED去显示。可以用LED亮暗来显示休眠/充满、温度故障、充电调整、恒流模式、恒压模式五种不同的状况（见表2）。
　　将STAT脚连接系统的微处理器，可用微处理器读取这些信息，由于是计算机来读取而非人工识别，每个周期的输出速度将提高到40μs，这样一组状态信息能在160μs中读取。

AAT3680应用实例
　　AAT3680的实际应用十分方便而简单，周边器件很少。典型应用如图4。
　　感测电阻RSENSE是在充电状态下，利用充电电流流经时产生的压降监控充电电流，由此获得充电电流的反馈，可用下式计算：
　　RSENSE =VSENSE / IREG
　　IREG 为预期的充电流。
　　RSENSE 的监控电流直接输入AAT3680的监控电流输入端（CSI）。

表2 显示五种不同的充电状况

电池的温度监测是通过测量TS与VSS引脚间的电压实现对电池温度的连续监测，把电池包内的热敏电阻作为温度传感器，输出信号经RT1和RT2分压，将该电压输入AAT3680的温度感测比较器，与内部的门限电压相比较，以决定是否允许充电。由于外部的分压和内部的门限电压均以VP为参考，从而保证温度检测电路不受工作电源VP的波动影响。
　　Q1可选用PNP晶体管和P-MOSFET，主要作为向锂电池提供充电电流的通道，如图4所示使用ZETEX的FZT788B，其基极电位受AAT3680的DRV脚控制，以按实时需要改变充电电流。