用于笔记本电脑锂离子电池充电控制的dcdc转换器芯片的.pdf

3Vol.27 No.3锂离子电池充电时，须根据电池的状态选择充电方式当电池残压低时以恒定电流高速充电 ； 当残压高时以恒定电压安全充电，以免电池电压超过设定值使用富士通的充电控制芯片可实现恒流与恒压充电的自动切换，安全地进行充电控制笔记本电脑使用过程中，当 AC 适配器插电时，系统由 AC 适配器供电此时，充电控制芯片将来自 AC 适配器 的输入电压转换后向电池充电当 AC适配器拔出时，系统由电池供电此时， 处于无外部供电状态，系统的供电来源需要自动切换为实现这种切换需使用MB39A132/MB39A134 的 ACOK 功能该系列产品的待机电流仅 6μA（标准） ，因而抑制了功耗，使笔记本电脑的待机时间得以延长图 1 所示为充电控制芯片的主要功能，图 2 为充电特性实例MB39A132/MB39A134 具有 1 个恒压控制环路和 2 个恒流控制环路，可根据电池的残压自动切换充电模式，对充电进行控制该系列产品还具备芯片待机时可独立工作的 ACOK 功能，以及无需外接电阻对充电电流和电压进行设定的预置功能图2 充电特性实例用于笔记本电脑锂离子电池充电控制的 DC/DC转换器芯片的应用技术富士通为客户提供的锂离子电池充电控制芯片产品，具有很多便于使用的功能。

该产品的充电控制电压精度可高达±0.5%，在充分考虑安全裕度的基础上，以额定最大电压安全充电 此外，具有充电电压和充电电流的预置功能，无须外接设定电阻，从而削减元器件使用数量（BOM） 通过ACOK功能，可自动监测AC适配器的插拔状态，选择笔记本电脑电池驱动或AC适配器驱动 开关频率在2MHz范围内是可变的，从而可实现设备的小型化 富士通为其产品阵容增添了Nch/Nch同步整流型和Pch/Di非同步整流型两种不同功能的产品， 客户可根据需要选择 本篇将介绍笔记本电脑锂离子电池充电控制用芯片的应用技术充电 模块选择器AC适配器接系统ACOKACIN锂电池同步整流模式/ 非同步整流模式选择高精度充电 电流控制高精度充电 电压控制AC适配器 检测信号输出最大2MHz 高频设定高精度 预置功能充电电压恒压恒流充电完成充电电流锂离子电池充电控制 芯片的主要功能图1 充电控制芯片的主要功能MB39A132/MB39A134 的主要特点TECHNICAL ANALYSIS4Vol.27 No.3高精度充电控制笔记本电脑的电池驱动时间取决于充满电时的电池电压，若电池电压较高则驱动时间较长，因此尽可能以较高的电压完成充电为好。

但为了安全地对锂离子电池充电，需要控制充电电压，使其不超过锂离子电池的容许电压值设定充电电压时，考虑到电压精度，需要保持一定的余量，使其不超越安全的上限值通常，充电设定电压 ±100mV的变动将引起电池容量 ±10％的变化而 MB39A132 的充电电压可以设置到±0.5％（Ta ＝＋ 25℃至＋ 85℃）的高精度，使电池容量得到最大限度的利用，从而有利于设备的小型化高精度预置功能MB39A132/MB39A134 具有高精度的预置功能，无需外接电阻可对 2 ～ 4 芯电池进行充电电压的设定此外，分别采用 4 芯和 3 芯电池的不同型号 PC 等使用不同的电池电压时，也只需改变一处电路连接就可简单实现因此，无需增加额外的电路等，省却多余的设计成本另外，该产品可调范围宽，使用外接电阻可以在更大范围上设置任意电压，还可支持各种不同的电池最高 2MHz 的高频率设定该产品通过外接电阻的设定，开关频率可在 100kHz 到 2MHz 的高频范围工作，可以根据客户状況任意设定如提高工作频率以减小外置电感，或者当充电电流较大时降低工作频率提高効率富士通为客户提供下述两种类型产品，客户可根据具体情况选用。

Nch/Nch 同步整流型产品 MB39A132，在大电流环境中也可抑制发热、高效率进行充电 ； Pch/Di 非同步整流型产品MB39A134，可节约成本，简单地通过外置元器件而构成系统图 3、图 4 所示为两类产品的简单框图，图 5 表示变换效率特性面向大电流应用（MB39A132）如图 5 所示，由于 Nch/Nch 同步整流型的同步部分采用了 FET，因此，工作在输出电压比输入电压低的低 Duty状态时，效率也较高恒定电流充电时，大电流容易使电脑机箱发热，为了抑制发热选用 MB39A132 最为合适简单构成（MB39A134）相反地，在输入电压与输出电压的差较小的高 Duty 状态下工作时，Pch/Di 非同步整流与 Nch/Nch 同步整流效率相差不大非同步整流方式与同步整流方式相比由于没有升压电路，无需 CB电容和升压二极管，可由简单的外置电路构成，因此元器件的布局布线较为容易另外，MB39A132 为 5mm x 5mm QFN-32小 型 封 装，MB39A134 为 便 于 组 装 的TSSOP-24 封装产品封装形式和引脚数不同，具有各自独特的功能充电电压Vo(V)VIN=19V，Io=3A，Ta=+25℃变换效率(%)02468101214161810098969492908886848280MB39A132MB39A134MB39A132AC适配器VCCVBCBOUT1OUT2NchNchGNDLXMB39A134AC适配器VCCOUTPchDiGNDVH图4 MB39A134的简要框图（Pch/Di）图3 MB39A132的简要框图（Nch/Nch）图5 MB39A132/MB39A134的变换效率同步整流型与非同步 整流型5Vol.27 No.3高速响应（MB39A132）控制充电电压的 Error Amp3 的负输入端口引在外部，因此可通过 3pole-2zero 进行相位补偿。

由于可以对恒定电压控制的响应频带进行展频，因此大电流的负载响应时也可以作出高速反应，从而防止输出电压的过冲和下冲图 6 所示为用于笔记本电脑的充电控制芯片的研发路线图富士通针对客户要求，将进一步提高精度，通过内置开关 FET 来削减 BOM，还将通过内置 I2C 接口进行充电电流和电压的设定，以实现设置的简单化《FIND》Vol.26 No.3 中有专门解说用于笔记本电脑锂离子充电控制的 DC/DC转换器芯片的应用技术工艺技术充电BiCMOSBiCMOS＋LDMOS FT修调 FET内置MB39A125MB39A119FY2007FY2008FY2009FY2010MB39A134MB39AXXXMB39AYYYI2C ChargerI2C ChargerMB39A132MB39A126非同步整流非同步整流 简单充电高精度 VBAT±0.4％高精度 FET内置1MHz工作（最大） 输出可变 1〜4芯同步整流 简单充电 2MHz工作（最大） 2，3，4芯 VBAT±0.5％I2C接口I2C接口FET内置产品规划其它特点图6 用于笔记本电脑的充电控制芯片的研发路线图。