BQ2406x系列是高集成度鋰離子和鋰聚合物電池線性充電器，它們主要針對空間要求嚴格的移動應用，在小封裝的基礎上實現完整的充電系統的同時提供了多種安全特性和功能選擇。使用低功耗或者高端交流適配器時，該系列的多種型號可以使基于BQ2406x的座沖設計或者該器件在終端設備中的應用變得非常容易。
BQ2406x系列是高集成度鋰離子和鋰聚合物電池線性充電器，它們主要針對空間要求嚴格的移動應用。BQ2406x系列在小封裝的基礎上實現完整的充電系統的同時提供了多種安全特性和功能選擇。電池的充電分為三個階段：電池檢測、恒流或者熱控制電流充電和恒壓充電。根據最小電流來中止充電。內部可編程充電定時器為中止充電提供備份安全特性并在熱控制階段實行動態調整。在電池電壓下降到內部極限的時候，BQ2406x系列可以自動重啟；當移去外部電壓的時候，充電器可以自動設置為休眠模式。使用低功耗或者高端交流適配器時，該系列的多種型號可以使基于BQ2406x座沖的設計或者該器件在終端設備中的應用變得非常容易。
BQ2406x的典型應用電路如圖1。
圖1 BQ2406x的典型應用電路
1、功能描述
充電電流由外部元件進行編程（RISET電阻）。當外部輸入電源連接到系統時，充電器被 低電平觸發，此時電池的電壓低于再充電極限，V（BAT）<V（RCH）。如果IC具有安全定時器功能，當充電周期開始時，安全定時器被激活。安全定時器的溢出值由連接在TMR引腳上的外部電阻設定。
當定時器被激活以后，兩個控制環路調整開關的漏源阻抗，把BAT引腳的電流限制在編程指定的充電電流值（充電電流環路）或者調節BAT引腳的電壓到編程指定的充電電壓值（充電電壓環路）。如果V（BAT）<V（LOWV）（典型值為3.0V），內部已經把BAT引腳的電流設定為編程充電電流值的10%。
典型的充電過程如圖2所示，工作條件是：不能使IC的結溫超過TJ（REG），典型值為112℃。
圖2 考慮TJ(REG)的充電過程
如果工作條件使結溫超過了IC的TJ（REG），充電周期就必須改進，就要采用集成的熱控制環路。當內部參考電壓低于固定的溫度穩定內部電壓時，熱控制環路被激活。這個內部參考電壓跟IC的結溫成反比例關系。熱控制環路不考慮其它充電控制環路并且減小充電電流直到IC的結溫恢復到TJ（REG）有效地調節IC的結溫。
改善的充電周期如圖3所示。
圖3 啟用熱控制環路改善的充電周期
圖4 Bq2406x的功能方框圖
2、應用電路
下面的應用電路圖5～圖8的設置都是：750mA快沖電流，75mA預沖電流，5小時安全定時器和30分鐘預沖定時器。
圖5 BQ24060/64/65應用電路
圖6 BQ24061/66應用電路
圖7 Bq24062應用電路
圖8 BQ24063應用電路
3、工作模式
a.低功耗模式
BQ2406x系列保留了當輸入電壓（IN）低于低功耗極限V（PDWN）時的低功耗模式。在低功耗模式期間，所有IC功能全部關閉，控制引腳的主機指令不會被接收。連接在IN和OUT引腳的功率MOSFET關斷，狀態輸出引腳STAT1和STAT2被設置為高阻狀態，PG輸出被設置為高阻狀態。
如果輸入電壓V（IN）低于低功耗極限V（PDWN）時低功耗模式可以從其它任何狀態進入。
b.休眠模式
當輸入電壓（IN）高于低功耗極限V（PDWN）但仍然低于輸入電源檢測極限，V（IN）<V(OUT)+VIN(DT)時BQ2406x進入休眠模式。
休眠模式期間，充電器是關閉的，控制引腳的主機指令不會被接收。連接在IN和OUT引腳的集成功率MOSFET關斷，狀態輸出引腳STAT1和STAT2被設置為高阻狀態，PG輸出顯示沒有檢測到輸入電壓。
如果沒有檢測到輸入電壓（IN），休眠模式可以從其它任何狀態進入。
c.上電復位模式
當輸入電壓V（IN）>V（OUT）+VIN（DT）時，輸入電源被檢測到。當輸入電源被檢測到后，BQ2406x從休眠模式轉變到上電復位模式。在該模式實施時，內部定時器T（POR）啟動并且內部所有模塊復位（上電復位）。一直到定時器溢出，STAT1和STAT2輸出顯示充電器關閉， 輸出指示輸入電源狀態沒有被檢測到。
在上電復位操作的后期，內部比較器被啟動，STAT1、STAT2和引腳被激活。
d.待機模式
BQ24061/2/3/6中，待機模式在上電復位后開始，如果輸入檢測到電源并且為高電平。在待機模式，所選擇的IC模塊會工作并且控制邏輯會監視系統狀態和控制引腳來確定充電器是設置為開或者關閉模式。待機狀態下的靜態電流典型值是100uA。
如果 為高電平，待機模式可以從其它任何狀態進入。如果沒有配備引腳，BQ2406x在上電復位之后將進入開始充電模式。
e.開始充電模式
IC內部所有模塊都被通電，BQ2406x準備開始對電池包充電。當控制邏輯確定新的充電周期開始的所有條件都具備的時候，就開始新的充電周期。在開始充電階段，所有的定時器都被復位，此后IC進入充電模式。
f.充電模式
當充電模式啟動時，BQ2406x執行充電算法進行充電。
g.延遲模式
當電池包的溫度不在有效溫度范圍內時，充電器就從其它任何狀態進入延遲模式。在延遲模式，充電器設置成關閉狀態，但是定時器沒有被復位。
當電池包的溫度恢復正常時就會恢復正常充電模式。
4、應用注意
選擇輸入和輸出電容
在大多數應用中，所要做的只是在輸入電源引腳加上一個高頻去耦電容。1uF陶瓷電容安裝在盡量靠近IN引腳和GND之間效果會比較好。在某些應用中因為電源的特性和電纜的長度，也許需要增加濾波電容避免在熱插拔時IN引腳電壓超過最大額定電壓。
BQ2406x僅需一個很小的輸出電容來穩定環路。在BAT和ISET之間接0.47uF陶瓷電容即可。
5、BQ2406x充電器設計示例
a.設計要求：
供電電壓=5V
快沖安全定時時間為5小時
快沖電流大概為750mA
不用電池溫度傳感器
b.計算
編程設定750mA沖電電流
RISET=[V（SET）×K（SET）/I（OUT）]
從電氣特性表可知V（SET）=2.5V
從電氣特性表可知K（SET）=335
RISET=[2.5V×335/0.75A]=1.12kΩ
選擇最接近的標準值，用1.13kΩ電阻連接在ISET（第6引腳）和地之間。
編程設定5小時安全定時器溢出：
R（TMR）=[T（CHG）/K（CHG）]
從電氣特性表可知K（CHG）=0.1hr/kW
K（TMR）=[5hrs/(0.1hr/=kW)]=50kΩ
選擇最接近的標準值，用49.9kΩ電阻連接在TMR（第2引腳）和地之間。
取消溫度傳感器功能
在TS輸入端加上范圍在VTS1～VTS2之間的電壓可以取消溫度傳感器功能。
從電氣特性表可知T（TS1）=30%×VIN
從電氣特性表可知V（TS2）=61%×VIN
大小為50%×Vin的電壓可以取消溫度傳感器功能，因此可以把2分壓器連接在Vin和地之間。2個1mΩ電阻使分壓器的能耗最小。
6、散熱措施
器件的功耗P是充電率和內部功率PET上的電壓降的函數，當對電池包充電時，它可用下面公式計算：
P=[V（IN）－V（OUT）]×I（OUT）
根據鋰離子電池的充電特性，最大功率消耗通常發生在充電周期的開始階段，就是電池的電壓最低的時候。
如果電路板設計的時候對散熱考慮不周，在最大輸入電壓和最低電池電壓的時候，有可能達不到編程快沖額定電流，因為熱環路可能會被激活從而有效的減小充電電流，以免溫度超過IC的結溫。
7、使用具有很大紋波的適配器
有些低成本的適配器只使用了半波整流，這會導致充電周期的某個階段適配器的輸出電壓低于電池電壓。為了能在上面說的情況下使用低成本的適配器，BQ2406x系列在沒有檢測到輸入電源的時候仍然會讓充電器保持最少30ms（典型值）的開狀態。該特性允許使用用50Hz網絡供電的外部低成本適配器。
在充電器關閉延遲期間，后門控制電路防止電流從電池倒流到適配器。必須注意的是引腳是沒有抗尖峰脈衡功能的，當輸入電壓下降到低于輸出電壓的時候它立刻指示輸入電源丟失。如果電源頻繁地跌落又恢復，可以在PG和VSS之間接一個小電容防止信號不穩定。
8、PCB布線注意事項
注意PCB布線非常重要，以下幾點可供參考：
為了獲得最佳性能，IN和GND（散熱焊盤）間的去耦合電容、OUT和GND（散熱焊盤）之間的輸出濾波電容應該盡量靠近BQ2406x，連到IN、OUT和GND（散熱焊盤）的布線要短。
所有小電流GND的連接應該跟電池的大電流充電或者放電通道分開。用一點接地的方式連接小信號地和電源地。
進入IN和從OUT出來的大電流充電通道布線寬度必須考慮最大充電電流，以免在這些線路上出現電壓降。
BQ2406x采用增強散熱效果的MLP封裝。該封裝設計有散熱盤為IC和PCB之間提供有效的熱接觸。散熱盤同時也是器件的主地。把散熱盤連接到PCB地。 |
