VM7205 PRELIMINARY REV 0/March 2003 高精度线性锂电池充电器控制电路 束低泄漏、充电状态指示、电池内阻补偿等性能于 一身，可以广泛地使用于 PDA、移动电话、手持 设备等领域。 特点 4.2V 单节锂离子或锂聚合物电池充电器的理想控制电路； 高于 1%的电压精度； 预充电过程，用户可改变预充电电流； 恒定电流充电，充电电流可调； 恒定电压充电过程； 自动再充电过程； 充电过程中的温度监控； 动态的电池内阻补偿，可以减少充电时间； 双 LED 充电状态指示； 电池不正常状态的检测； 电源电压低时，处于低功耗的 Sleep 模式，电池漏电流极 小； 极少的外围元器件； 小型化的 SOP8 封装； VM7205 通过检测电池电压来决定其充电状 态：预充电、恒流充电、恒压充电。当电池电压小 于阈值电压 VMIN（一般为 3V）时，处于预充电状 态，以较小的电流对电池进行充电，预充电的电流 可以通过外部电阻进行调整。预充电使电池电压达 到 VMIN 后，进入恒定电流充电的快速充电状态， 充电电流 IREG 可以通过外围电阻 R1 调整，恒定电 流充电使电池电压上升到恒定电压充电电压 VREG （一般为 4.2V）。然后进入恒定电压充电状态，充 电电压的精度优于±1%，在该状态下，充电电流 将逐渐减小，当充电电流小于阈值 ITERM，充电结 束。充电结束后，将始终对电池电压进行监控，当 电池电压小于阈值 VRECHG （一般为 VREG－150mV） 时，对电池进行再充电，进入下一个充电周期。 为了安全起见，在整个充电过程中，VM7205 利用电池内部的热敏电阻和适当的外围电阻对电 池的温度进行监控，可以使电池的温度控制在用户 设置的范围内。当电池温度超过设置的范围 0.5 秒 钟以后，将停止对电池充电；电池温度回到设置范 围以内 0.5 秒钟以后，充电继续。 概述 VM7205 是一款专门为高精度的线性锂电池充 电器而设计的电路，非常适合那些低成本、便携式 的充电器使用。它集高精度预充电、恒定电流充电、 恒定电压充电、电池状态检测、温度监控、充电结 VM7205 还可以通过适当的外围电阻对电池的 内阻进行动态补偿，从而有效地缩短充电时间。 功能框图 CS2/LEDT 7 BAT 4 电压比较器 驱动控制 5 DRIVE 充电 VCC 8 2 TS 基准源 控制 定时器 电流比较器 6 1 CS1 LEDS 图1 www.vimicro.com 3 VSS VM7205 功能框图 © 2003 Vimicro Corporation -1- DS-VM7205-0 VM7205 订购信息 型号 输出电压 再充电电压 封装形式 管脚数 VM7205CF 4.2V 4.05V SOP 8 管脚排列 LEDS 1 TS 2 VSS 3 BAT 4 图2 8 VCC VM7205CF 顶视图 (不成比例) 7 CS2/LEDT 6 CS1 5 DRIVE VM7205 引脚排列 引脚描述 引脚名称 引脚序号 I/O 引脚功能 LEDS 1 O 充电状态指示。在充电过程中，该引脚被下拉到 VSS；充电结束后，呈高阻态；电池不正常或 温度超过设置的范围时，输出 50%占空比的 2Hz 脉冲。该引脚可通过 330 欧姆电阻与指示发 光二极管连接。 TS 2 I 温度监控输入端。该引脚的输入电压必须在 VTS1 与 VTS2 之间；否则，将视为电池温度超出设置 范围。 VSS 3 PWR BAT 4 I 电池电压检测输入端。与电池相接时需串接 330～680 欧姆电阻，同时，电池两端需用一个 10μF 的电容去耦. DRIVE 5 O 调整管驱动端。与外部调整管的基极（PNP 晶体管）或栅极（PMOS 管）相连。 CS1 6 I 充电电流控制端。调整电源正极与调整管发射极（PNP 晶体管）或源极（PMOS 管）之间的电 阻，可设置预充电和恒定电流充电的电流。 CS2/LEDT 7 I/O 电池内阻补偿控制/充电结束指示端。充电过程中，调整外接分压电阻，可控制电池内阻补偿的 深度；充电结束后，该引脚被下拉到 VSS，可以用来作为充电结束指示。 VCC 8 PWR 接地端。与供电电源和电池的负极相连。 电源端。与供电电源的正极连接，该引脚需用一个 10μF 的电容去耦。 -2- VM7205 极限参数 供电电源 VCC.............................................................－0.3V～＋18V 结温............................................................................................150℃ CS1、CS2/LED、DRIVE、BAT、 功耗 PD（TA＝25℃） .................................................................. TBD LEDS、TS 端允许输入电压............................... －0.3V～VCC＋0.3V 贮存温度 .....................................................................－65℃～150℃ 工作温度 TA .............................................................. －40℃～＋85℃ 焊接温度（锡焊，10 秒）..........................................................300℃ 注：超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏。以上给出的仅仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标将得不到保证， 长期在这种条件下还会影响器件的可靠性。 电气参数 （除非特别注明，VCC＝5V。标注“♦”的工作温度为：－40℃≤TA≤85℃；未标注“♦”的工作温度为： TA＝25℃；典型值的测试温度为： TA＝25℃） 参数名称 符号 供电电源 VCC 电源电流 ISUPPLY 测试条件 最小值 ♦ 典型值 4.5 VCC＝5V ♦ 1 VCC＝12V ♦ 2 有效电源电压 VUVLO VCC 上升 ♦ Sleep 模式电池漏电流 ISLEEP VCC 悬空，VBAT＝4.2V ♦ VREG VCC＝VCS1＝VCS2/LEDT 3.8 最大值 单位 12 V 3 mA mA 4.07 4.3 V 7 20 μA 4.168 4.200 4.232 V 4.158 4.200 4.242 V 恒定电压充电 充电电压 输入电压调整率 ♦ VCC＝5V～12V 0.05 % 进入再充电状态状态 BAT 端电压 VRECHG VREG－0.2 VREG－0.15 VREG－0.1 V 135 150 165 mV 10 18 28 mV 9 16 23 mV 恒定电流充电 CS1 端电压 ♦ VCSREG 相对于 VCC（注 1） 预充电电流 CS1 端电压 VCSPRE 相对于 VCC（注 1） 充电结束阈值 CS1 端电压 VCSTER 相对于 VCC（注 1） M 温度监控（TS 端电压） 低端电压 VTS1 26 28 30 %VCC 高端电压 VTS2 55 58 61 %VCC VMIN 2.94 3.00 3.06 V GCOMP 2.5 2.8 3.1 V/V 预充电结束阈值 BAT 端电压 电池内阻补偿 补偿系数（注 3） DRIVE 驱动端 上拉阻抗 VBAT＝4.5V 输出高电平 VCC＝12V，VBAT＝4.5V ♦ 11.9 V 灌电流 VBAT＝3.6V，VDRIVE＝1V ♦ 30 mA 5 -3- kΩ VM7205 电气参数（续） （除非特别注明，VCC＝5V。标注“♦”的工作温度为：－40℃≤TA≤85℃；未标注“♦”的工作温度为： TA＝25℃；典型值的测试温度为： TA＝25℃） 参数名称 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 电池不正常状态判别 BAT 端电压 VBSC 0.3 0.8 1.2 V 最大预充电时间 tFAIL 10 15 20 min 0.3 0.5 0.75 s LEDS 端输出脉冲周期 LEDS 端输出脉冲占空比 50 LEDS 端，CS2/LEDT 端 灌电流 VLEDS=VCS2/LEDT=0.3V BAT 端输入电流 VBAT＝3.6V % 10 mA 4.2 BAT 端外接电容 4.7 10 μA 47 μF TS 端输入电流 VTS＝2.5V CS1 端输入电流 VCS1＝4.95V，VBAT＝3.6V 5 μA CS2/LEDT 端输入电流 VCS1＝4.95V，VBAT＝3.6V 5 μA μA 0.01 注：1 除非特别注明，表中的电压值均相对于 VSS 而言； 2 参见应用线路图 3 和图 5； 3 补偿系数的定义为：GCOMP＝ΔVREG/(VCS2/LEDT－VCS1)。 功能描述 流、电压曲线，图 5 为用 PMOS 管作为调整管的 应用线路图，图 6 为充电周期的流程图。 VM7205 是一款专门为高精度线性锂电池充电 器而设计的电路，图 3 是其用 PNP 晶体管作为调 整管的应用线路图，图 4 示出了充电过程中的电 R1 0.3 POWER SUPPLY BAT+ R2 R3 Q1 8550 7 8 R8 330 1 CS1 BAT TEMP 4 R4 330 VCC LEDS VM7205 TS 2 用 PNP 晶体管作为调整管的应用线路图 -4- BAT- TEMP LI-ION BATTERY C2 10uF CS2/LEDT Red 图3 DRIVE 330 VSS 6 R7 BAT+ NTC IC Green BAT- 5 R9 R5 3 C1 10uF R6 VM7205 充电电流 电池电压 恒定电压充电 预充电 恒定电流充电 VREG IREG 电压曲线 VMIN 电流曲线 VBSC IPRECHG ITERM t<tFAIL 图4 D1 R1 充电过程中的电流、电压曲线 0.3 POWER SUPPLY BAT+ BAT+ R10 1k C1 10uF R2 R3 Q1 IRF7404 R5 BAT- BAT- 5 NTC R9 TEMP 330 7 8 R8 330 1 CS1 4 R4 LEDS C2 10uF VM7205 TS 2 用 PMOS 管作为调整管的应用线路图 -5- TEMP LI-ION BATTERY 330 VCC Red 图5 BAT CS2/LEDT VSS R7 DRIVE IC 6 Green 3 IN4007 R6 VM7205 同时，充电电流降为零。 1、预充电 5、温度监控 VM7205 检测到如下两种情况之一即开始进入 充电周期： 在整个充电过程中，VM7205 将通过电池内部 的热敏电阻和 TS 引脚外部的分压网络对电池的温 度实行实时监控。避免由于电池温度过高（或过低） 而造成对电池的损坏或发生危险。 a）加上适当的电源后（VCC＞4.2V），插上锂 电池（VBAT＜VRECHG）； b）已经插上锂电池（VBAT＜VREG），然后加上 适当的电源（VCC＞4.2V）； 一般情况下，当 TS 端电压 VTS 在 VTS1 与 VTS2 之间时，VM7205 正常工作。当 VTS＜VTS1 或 VTS ＞VTS2 且超过 0.5 秒钟，说明此时电池温度“过高” 或“过低”，则充电过程被暂停；待 VTS 恢复到 VTS1 与 VTS2 之间，且超过 0.5 秒钟，即电池温度恢复 到设定范围内，充电继续进行。 如果锂电池的初始电压低于预充电阈值 VMIN， 则首先进入预充电阶段。预充电电流可以用一个外 部电阻 R9 来调整，如图 3 和图 5 所示，R9 被连 接在 CS1 端和 PNP 管的发射极之间, 在 VM7205 内部还有一个 5.1KΩ电阻被连接在 VCC 和 CS1 端之间，这两个电阻形成一个分压网络，预充电的 电流由下式来决定： IPRECHG＝（1＋ 利用温度监控端 TS，可以实现“充电暂停”功 能：使用切换开关将 VTS 固定在小于 VTS1 或大于 VTS2 的某一恒定电平点（一般为 VCC 或 VSS）； 充电需继续时，将 VTS 恢复到 VTS1 与 VTS2 之间即 可。这只需在充电器上增加一个转换开关即可实 现。 R9 VCSPRE ）× 5.1 R1 R9 的单位是 KΩ，注意 R9 的阻值应小于 10KΩ. 当充电器不在预充电状态时，此分压网络被断开， 不起作用。 IPRECHG 相对于恒定电流充电时的电流来说是比 较小的，这是因为当电池电压 VBAT 较小时，如果 用大电流对其进行充电，会存在安全上的隐患；同 时，当电池电压 VBAT 低时，在外部调整管 Q1 上 的压降较大，减小电流对降低 Q1 的功耗也是非常 有利的。 6、充电指示 VM7205 有 两 个 充 电 指 示 端 ： LEDS 端 和 CS2/LEDT 端（与 CS2 复用）。 LEDS 为充电状态指示，一般通过红色发光管 Red 连接到 VCC，在预充电、恒定电流充电、恒 定电压充电阶段，LEDS 为低电平，Red“亮”； 当电池状态不正常（VBAT＜VBSC 或预充电时间超过 15 分钟或温度监控端电压超出范围（VTS＜VTS1 或 VTS＞VTS2 且超过 0.5 秒钟）时，LEDS 输出 50% 占空比的 2Hz 脉冲，Red“闪烁”；充电结束后， LEDS 呈高阻态，Red“灭”。 注意，在情况 a）中，如果电池电压 VBAT 大于 再充电阈值 VRECHG，VM7205 不会立刻进入充电 阶段，它必须等到 VBAT＜VRECHG 后，由于需再充 电而进入下一个充电周期；在情况 b）中，只要电 池电压 VBAT 小于阈值 VREG ，无论其是否大于 VRECHG，VM7205 都会立刻进入充电阶段，直至充 电结束。 LEDT/CS2 作为充电结束指示端，可以通过绿 色发光管 Green 连接到 VCC，该引脚与 CS2 复用， 在充电过程中，其电压接近于 VCC，Green“灭” ； 充电结束后，LEDT 端为低电平，Green“亮”。 2、恒定电流充电 7、SLEEP 模式 当电池电压达到 VMIN 时，电池将进入下一个充 电阶段：恒定电流充电。其充电电流由 IREG ＝ VCSREG/R1 来确定。因此，通过调整电阻 R1 即可 获得希望得到的充电电流。 当电源电压 VCC 低于电池电压时，VM7205 将 进入低功耗的 Sleep 模式，电池有极小的漏电流输 出。 当电源电压为零时，VM7205 的 DRIVE 端通过 内部电阻连接到 VCC 端，从而使 PNP 调整管的 c-b 结导通，电池通过调整管和电源内阻放电；对 于 PMOS 调整管，由于其内部本身含有保护二极 管，这就使得电池可以通过保护二极管和电源内阻 放电。为了抑制这种放电现象，建议在电路中增加 一个防反向放电的阻塞二极管 D1 （参见应用图 5）。 3、恒定电压充电 随着恒定电流充电的进行，电池电压上升，当 电池达到一定电压（VREG）时，即进入恒定电压充 电阶段。在此阶段，电池电压不再上升，被恒定在 VREG，且充电电流逐渐减小。 4、充电结束 在恒定电压充电阶段，充电电流逐渐减小，当 电流减小到 ITERM＝VCSTERM/R1 时，电池充电结束， -6- 8、电池不正常状态的提示 当电池电压 VBAT 低于 VBSC 时，VM7205 认为电 池存在“短路”的可能性，此时， Red“闪烁” VM7205 用来提醒用户，但充电过程继续进行，如果充到可 以使 VBAT 大于 VBSC，则 Red 停止“闪烁” ，变为 “亮”，继续充电。 “灭”，表示又重新处于充电阶段。 10、电池的内阻补偿 VM7205 内部有一个定时器 Timer，预充电开 始的同时，启动 Timer 计时，如果在 15min 内， 预充电还没有结束（VBAT＜VMIN），则 VM7205 认 为电池存在故障，强迫充电结束，同时，Red“闪 烁”，提醒用户处理。此时，用户必须将 VM7205 “断电”，然后重新“上电”，才可以进行下一个充 电周期。 在实际情况中，由于锂电池内部有充电保护电 路等外围元件，使得锂电池存在一定的内阻 RPACK， 充电过程中，充电电流将在 RPACK 上产生压降 VPACK，这就使得在恒定电压充电过程中，锂电池 的实际电压小于 VREG。当然，随着充电电流的减 小，VPACK 也将越来越小，所以，最后的电池电压 与 VREG 是非常接近的。但是，由于 RPACK 的存在， 将使得恒定电压充电的时间变长。 9、再充电 为了有效地抑制 RPACK 的影响，VM7205 提供 了一个电池内阻补偿引脚 CS2/LEDT（与 LEDT 复用） 。通过调节其外围电阻 R2、R3，控制 CS2 端与 CS1 端的电压差（VCS2/LEDT－VCS1），使 VREG 产生一个附加电压△VREG，用它来抵消 RPACK 的影 响，从而有效地缩短充电时间。 充电结束后，电池电压 VBAT 应等于 VREG，Red “灭” ，Green“亮”，表示处于充电结束阶段；但 是，如果电池电压 VBAT 下降到再充电阈值 VRECHG 时，VM7205 会自动进入再充电阶段，开始下一个 充电周期，同时，指示二极管 Red“亮” ，Green -7- VM7205 任何状态下，VCC<VBAT Sleep模式 指示:Red“灭” Green“灭” VCC>VBAT 任何状态下，VBAT<VCC<VUVLO 电源电压低 指示:Red“灭” Green“灭” VCC>VUVLO 电池状态不正常 等待Restart处理 指示:Red“闪烁” Green“灭” 计时器Timer>15min VBAT>VMIN VTS1<VTS<VTS2， 且超过0.5秒 恒定电流充电 VBAT<VMIN 指示:Red“亮” Green“灭” 电池温度超范围 充电暂停 指示:Red“闪烁” Green“灭” 预充电 计时器Timer工作 指示:Red“亮” (VBAT>VBSC) Red“闪烁” (VBAT<VBSC) Green“灭” VTS<VTS1或 VTS>VTS2， 且超过0.5秒 ICHG=IREG ICHG<IREG 恒定电压充电 指示:Red“亮” Green“灭” VBAT<VMIN 充电结束检测ICHRG<ITERM 充电结束 指示:Red“灭” Green“亮” 图6 充电周期的流程图 -8- 再充电检测VBAT<VRECHG VM7205 R3 的关系式。 应用中的几个问题 由图 3 我们可以得到： 1、R5 和 R6 的确定 VCS2/LEDT－VCS1＝(VCC－VCS1)×R3/(R2＋R3) 我们可以根据待设定的温度范围来确定应用线 路图中的 R5 和 R6，现举例说明如下： ICHRG＝(VCC－VCS1)/R1 同时，△VREG ＝GCOMP×(VCS2/LEDT－VCS1) 假设待设定的温度范围为 TL～TH，（其中 TL＜ TH ）； 电 池 中 使 用 的 是 负 温 度 系 数 的 热 敏 电 阻 （NTC），RTL 为其在温度 TL 时的阻值，RTH 为其 在温度 TH 时的阻值，则 RTL＞RTH，那么，在温度 TL 时，TS 端的电压为： VTSL＝ R6 R TL R5 + R6 R TL 在理想的补偿状态下：△VREG ＝RPACK×ICHRG 由以上四式，可以计算得到： R3＝R2×RPACK/(R1×GCOMP－ RPACK) ＝ ×VCC 在温度 TH 时，TS 端的电压为： VTSH＝ R6 R TH R5 + R6 R TH 将 R1＝0.3Ω，GCOMP＝2.7 代入（5）式，则： ×VCC R3＝ 然后，由 VTSL＝VTS2，假设取为 k2×VCC 则可解得： 例如：若 RPACK＝0.1Ω，则 R2＝23.43kΩ，可 以取标称值 24 kΩ。 R R (k − k 1 ) ............................... （1） R5＝ TL TH 2 (R TL − R TH )k 1k 2 b）如果 RPACK＞0.405Ω，则 R3＞R2，此时可 取 R2＝3.3kΩ，R3 由（5）式计算得到。 R TL R TH (k 2 − k 1 ) R6＝ ...... （2） R TL (k 1 − k 1k 2 ) − R TH (k 2 − k 1k 2 ) 例如：若 RPACK＝0.6Ω，则 R3＝9.43kΩ，可 以取标称值 10 kΩ。 同理，如果电池内部是正温度系数（PTC）的 热敏电阻，则 RTH＞RTL，我们可以计算得到： R TL R TH (k 2 − k 1 ) ............................... （3） (R TH − R TL )k 1k 2 R6＝ R TL R TH (k 2 − k 1 ) ...... （4） R TH (k 1 − k 1k 2 ) − R TL (k 2 − k 1k 2 ) R2 0.81 −1 R PACK a）如果 RPACK≤0.405Ω，则 R3≤R2，此时可 取 R3＝3.3kΩ，R2 由（5）式计算得到。 VTSH＝VTS1，假设取为 k1×VCC R5＝ R2 .................................. （5） R1 × GCOMP −1 RPACK R2、R3 的确定原则是，将其中较小的一个电 阻定在 3kΩ～5kΩ之间，然后再根据（5）式确定 另一个电阻；若用户不需要使用电池内阻补偿功 能，可将 R3 定在 3kΩ～5kΩ之间，而 R2 不用。 同时，由（5）式可以知道，要获得理想的补偿 效果，R1、GCOMP、RPACK 必须满足以下关系式： 从以上的推导过程中可以看出，待设定的温度 范围与电源电压 VCC 是无关的，仅与 R5、R6、 RTH、RTL 有关；其中，RTH、RTL 可通过查阅相关 的电池手册或通过实验测试得到。 RPACK＜R1×GCOMP ..................................... （6） 3、选择 PNP 晶体管作为调整管 选择 PNP 晶体管作为调整管，应考虑其最大允 许电流 ICM、最大允许功耗 PD、集电极-发射极结 击穿电压 BVCEO、以及电流放大倍数β和热阻θJA 等因数。下面举例说明各参数的确定方法。 在实际应用过程中，若只关注某一端的温度特 性（一般是过热保护），则 R6 可以不用，而只用 R5 即可。R5 的推导也变得十分简单，在此不再赘 述。 该例中假设不使用阻塞二极管 D1，取 VCC＝ 6V，R1＝0.3Ω，则恒定电流充电电流：IREG ＝ VCSREG/R1＝150mV/0.3Ω＝0.5A。 2、R2 和 R3 的确定 我们来分析应用图 3，考虑到 R2 与发光管 Green 并联，并且充电结束后，R3 与发光管 Green 也是并联的（由于 RI 太小，其影响可以忽略）。因 此，R2、R3 都不宜太小，否则会影响 GREEN 的 发光强度，一般 R2、R3 应控制在 3kΩ以上。为 了确定 R2、R3 的阻值，这里我们先推导 R2 与 a）确定 BVCEO 充电刚开始时，晶体管的集电极-发射极承受最 大的电压降，此时的 VCE＝VCS1－VBAT，刚开始时 的 VBAT 很低，甚至低于 VBSC，VCS1 接近电源电压 -9- VM7205 述要求。 VCC；同时，为了保证晶体管的安全，应留有一 定的余量。因此，一般要求晶体管的 BVCEO 大于 VCC，本例中，取 BVCEO＞15V。 4、选择 PMOS 管作为调整管 b）确定 PD 虽然刚开始充电时，晶体管的集电极-发射极承 受着最大的电压降，但此时晶体管的功耗并不是最 大的，因为此时预充电的电流较小。当预充电结束， 刚进入恒定电流充电时，晶体管承受最大的功耗。 此时集电极-发射极的电压为： VCE＝VCS1－VBAT＝6－0.15－3.0＝2.85V； 选择 PMOS 管作为调整管，同样应考虑其漏极 最大允许电流 ID、最大允许功耗 PD、热阻θJA， 另外还应考虑最大源极-漏极电压 VDS 以及栅极-源 极驱动电压 VGS 等因素。下面举例说明各参数的确 定方法。 本例假设使用阻塞二极管 D1，取 VCC＝6.5V， R1＝0.3Ω。同样恒定电流充电电流：IREG ＝0.5A a）确定 VDS 集电极电流 IC＝IREG＝0.5A。 充电刚开始时，PMOS 管的源极-漏极承受最大 的电压降，此时的 VDS＝VCC－VD1－VR1－VBAT （其中，VD1 为阻塞二极管 D1 的正向导通电压， 一般为 0.7V；VR1 为电阻 R1 的电压降，它也是非 常小的）。同样我们要求 PMOS 管的 VDS 应大于 VCC，可以取 VDS＞15V。 所以晶体管的功耗 PD 为： PD＝VCE×IC ................................................ （7） ＝2.85×0.5＝1.425W。 c）确定热阻θJA 热阻θJA 关系到晶体管所采用的封装形式，选 择合适的θJA，以保证晶体管承受最大的功耗时， 其结温不超过生产厂家规定的范围。假设最大结温 TJMAX＝150℃，环境温度 TA＝40℃，则可以计算 出晶体管的最大允许热阻θJAMAX 为： θJAMAX＝(TJMAX－TA)/ PD ............................ （8） b）确定 PD 同样道理， 在 VM7205 刚进入恒定电流充电时， PMOS 管承受最大的功耗。此时源极-漏极的电压 为： VDS＝VCC－VD1－VR1－VBAT ＝6.5－0.7－0.15－3.0＝2.65V； ＝(150℃－40℃)/1.425W＝77.2℃/W 漏极电流 ID＝IREG＝0.5A。 同样，为了晶体管的安全，所选晶体管的θJA 应小于θJAMAX，并留有约 10%的余量。因此，在 本例中，可以选择热阻θJA 为 60℃/W 的 SOT223 封装的晶体管。 所以 PMOS 管的功耗 PD 为： PD＝VDS×ID .............................................. （11） ＝2.65×0.5＝1.325W。 d）确定最大允许电流 IC c）确定热阻θJA 晶体管流过的最大电流应为恒定电流充电时的 电流，并考虑留有 50%的余量，在本设计中，选 取： 同样的道理，可以计算出 PMOS 管的最大允许 热阻θJAMAX 为： IC＝IREG×150% .......................................... （9） θJAMAX＝(TJMAX－TA)/ PD ＝(150℃－40℃)/1.325W＝83℃/W ＝0.5×150%＝0.75A 因 此 ， 可 以 选 择 热 阻 θ JA 为 70 ℃ /W 的 TSSOP-8 封装的 PMOS 管。 e）确定电流放大倍数β 确定β值，可以考虑集电极流过最大电流 ICMAX 时，对应的基极电流 IB。本例中 ICMAX＝ IREG，IB 即 VM7205 调整管驱动端灌电流，我们取 IB ＝ 30mA，因此有： d）确定最大允许电流 ID PMOS 管所需的最大允许电流与使用晶体管作 为调整管时的要求一样：ID＝ 0.75A β＝ICMAX/IB ............................................... （10） e）栅极-源极驱动电压 VGS ＝0.5/0.03＝17 根据图 5，可以知道 PMOS 管的栅极-源极电压 为：VGS＝VCC－(VD1＋VR1＋VDRIVE）。 一般的晶体管β值都大于 17，因此 VM7205 对 晶体管β值的要求并不高。 当 VM7205 的 DRIVE 端输出低电平 VOL（一般 为 1.0V）时，PMOS 管导通；同时，在恒定电流 充电时，VR1 最大，此时有 VGS 的最小值： 综合以上 a～e，我们即可确定具体的晶体管型 号，例如：TO-92 封装的 8550 等晶体管可满足上 - 10 - VM7205 VGSMIN ＝VCC－(VD1＋VR1＋VOL) ............. （12） 即使 VCC 为零，电池的放电电流也是极小的；如 果采用的是开关电源的形式，则电源的副边一般有 一个 3.8V 左右的稳压二极管，再考虑到环路电阻， 电池的放电电流也是比较小的。 ＝6.5－(0.7＋0.1＋1.0)＝4.65V 只要保证所用的 PMOS 管的 VGS 小于以上的 VGSMIN 即可，当然，此 PMOS 管的阈值电压应小 于 VGSMIN。 因此，用户可根据充电器电源的实际应用线路 及具体要求来决定阻塞二极管 D1 的取舍。 同样，综合以上 a～e，我们即可确定具体的 PMOS 管型号。 6、PCB 板的布局与布线 在制作 PCB 过程中，R1 放置在 VCC 与 VM7205 的 CS1 端之间，应使 R1 两端的连线尽 量的短，同时 C1 应紧挨着 R1 放置；电容 C2 应 紧挨着电路 VM7205；应使 C1、R1、Q1、C2 及 VM7205 回路的走线尽量的宽和短。 5、关于阻塞二极管 D1 阻塞二极管 D1 主要是为了防止电源电压 VCC 低于电池电压 VBAT 时，电池通过调整管和电源内 阻反向放电。但是，在实际使用中，用户可以根据 具体情况来决定是否需要使用 D1。 实际的充电器电源，如果采用二极管整流（半 波或全波）的形式，则其反向导通电阻是非常大的， - 11 - 为了取得最佳的效果，建议尽量缩小 PCB 板的 面积，同时这也是充电器小型化的要求，也有利于 生产厂家节约成本。 VM7205 封装尺寸： 图7 SOP8 封装外形尺寸图 - 12 -