Ì)
,
人〉
守，
..
MAX712j713 快速充电控制芯片在小型
,;
后备电源设计中的应用
.'
哈尔滨工业大学 (1ω001)
张东来
'.
、
王晓冬‘徐殿国
.~
摘要
文章介绍了美国 MAXIM 公司的 MAX712/713 快边在电控制唁电片在小型后各电源充
电电路中的应用，给出了铅酸免 9位护蓄电池和妹镇蓄也池的尤电电路参数和对两种元也电池的充电特
性曲线检测的实验结果。结果在明:该充电电路的应用对象不仅是妹锅蓄电池，还可以是铅'在免维护蓄
电池，并得出结论t 空载时，对铅段先维护蓄电池，先电i 最好选用 MAX712; 带载时，最好选用 MAX7130
关键词快速元电
涓流充电
T
铅段先 9位护蓄电池镰铺蓄电池
在便携式仪器中，经常需要设计小型后备电源，以
路完成过欠压监控，从电网供电切换到涓流充电的电
便在有交流电网供电时可从电网中摄取能量直接供给
负载3 同时给蓄电池充电:另一方面又可随身携带至野
位差消除和 DC/DC 变换等功能.因而，该电源设计
外作业，电源原理框图见图 1. 图工中，监控及辅助电
712/713 快速充电控制芯片，设计了一个性能稳定、可
表1
称
名
引脚
l
班 AX712/713 管脚说明
功
d
VLIMIT
1
中，充电电路的性能是比较关键的。我们采用 MAX
能
过
VL设(1I定.M6最
5ITV大连×电接电池池到电数V压+目，端)若;，否V不则L允I，M许电IVT池L连踹1M接电I到T压V端不+超端能过，超+电过2池.5端(VV电L.压IM(BITAm
×电h池BA数T目F〉)。不，能除非
超
.
电池的正端。
2
BA'1'T+
8
4
PGMO
PGMl
BAPTGTM-，O或和者PPGGMM1O决、P定G串m
联充开路电电(见池表的2数:)，目决，定通1过到连1接6 节
PG的M阜O池、P数G。M1 到 V+、 REP 或
THI
过温度比较器的跳转点，如果 TEMP 端电压上升超过 TH1 端电压，快速充电结束。
T .LO
器电温被的禁度最止不小，够工并作比且较温直糠度到的。T跳E转M点
P ，端如压果上芯升片到在高T于EMTPLO端时电才压开小始于， TTLLOO端必电须压被时置上为电低，于快充速充
电
5
6
J
.
.
..
.-.
4
..-
司'
7
TEMP
8
FASTCHG
•
10
PGM2
P C3-M3
11
CC
9
由热敏电阻得到的依赖温度的感应电压输入端。
,
速充漏极电结开束路涓快流速充充电电开.状知态时输，出F端
AS，T
当C芯E片
G对停电止池吸快入速电充流电。时， FASTCHG 吸入电流; 当快
使速
哼
P充
PGG电MM到22涓和、P流PG充
GMM3电S开的置路电允(流见许比表快例3速。)，充可电置的从最3大3 时分间，到通2过
64连分接钟到的V输飞出R时EF间或
BATI气 定
或者
钟
， PGM3还决快
恒定电流调整环路补偿输入端。
二→
电池的负端。
12
BATT-
13
GND
系统地，在 BATT- 和 GND 之间接一个电阻，用于监视进入电池的电慌。
14
DRV
驱动外部 PNP 电ìf，t 源的电流吸入端。
15
V+
并联稳压器， V+ 端的电压调整到相对于BATT- 端的 +5V.并且分流电流驱动 MAX712
/713.
, 16"
REF
2.0V 基准椰提供 1mA 电流输出。，
..唰……、-
‘电子技来，1>1998 年第 12 期
-
‘'、
..‘ • •阳.~
郁的)-19 一
一二一十二一二
一二十→→
表8
最大充电时间编程表
输出时间 IA/D采样间隔|斜率检测 IPGM3 连接IPGM2 连接
圈 1 ..t、型锵电电源设计原理图
ip'
靠的快速充电.电路。该电路的主要优点是: (1). 可完成
I 元效 l
21
1 使能
!
V+
I
RE .B'
1ι
wti开路
帽
.11
1
21
1 无效
I
V+
I
V+
33
1
21
I 使能
I
V+
I
电池负端
45
I
42
I 无效
|
开路
I
~开路
创
I
42
，使能|
开路"
REF
1〈一〉管脚功能及特点
66
I
42
，无效
|
开路飞 'φ ，
V+
川军7哼/向管附例如图 2 所示.各管邱说"，
66
I
42
币汇i
开路
|邮负端
L
9
2
" 90
!
-
I
84
I 无效
,
REF
Ii开路
90
I
'84
I 使能
I
RBF
'1 ~
84
1-
REF
l'
主
.，，-、:MAX712/'11S 概述，
:'
.
FVBn
m+EMHHUC
iRvpln
明见表 1 所列.
-ll
J乙I
」巳I ·
刀列布
、
E
图
trzr
Mmn
俯
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脚
4
唱
J/
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管
扭
MA X ''
,,
84
1ë~ 1:
I佳能一 I
REP
'v+
REF 一|电池负端
~0_J_16~I王立国旦旦可巳
yky 归
•
哈
即 Cmnmu
'飞I
b
21
33
化程度和充电过程蹭安全性; (句较高的性能价格比@
均同
a
创刊 1l'
I
快速充电到涓流充电的转换p 因而提高了控制的自动
.,
(s)
a2
对大容量铅酸兔维护电池 (12YØ.5AH) 充电;但〉充
电效率高、速度快，充电速率可达 4C;(3) 可自动完成从
"
(min) \
费 2'" 电池数目编程表
180
I
168
I 使能|电池负端|
264
I
168-
I
无效
!
电池负端
264
I
168
I 使能
|
电池负端|电池负端·
I
民KF
V+
该芯片的特点是充电时，可给电池的负载提供能
PGMO 连按:飞
电池数
PGMl 连接、
1
V+
飞J 守
2
开路
V+
‘
自动壳成由快速充电到涓流充电的切换;当不充电时，
3
EZEFF
、 "‘ 飞扣
电池的最大泄漏电流为 5μ均可同时对 1 到 16 节串
电池正端
V+
联电池充电o" ， MAXr12 和 MAX713 的唯-不同点是
" '5
\.V+
开路
6
开路
J
-',‘
量;可完成从 013 到 40 的快速充电及 01币的涓流充
自由电压斜率、温度和定时器决定快速充电的关断，
MAX712 是以当转换结果等于和小于它的原有值〈即
零电压斜率检测〉来结束快速究电，而 M4 X713 则以
J也
吨咽i:
7
8
REF
' 电池负端
•__,
9:
且圃面
1".
v~
~
-~
~..
当转换结果至少小于它的原有值〈即负电压斜率检测〉
开路
开路
开路
REF
11
REF
REF
12
电池正端
REF
14
15"
16
:-:-l~O也才咆〉
"
,
i: , 7+
V
电池负端
开路
电池负端
REF 咱哥 ·‘ .
电他负端
电池负端
〈二〉对电池数目和最大充电时间的编程
MAX7正2/713 在使用前要对电池数目和最大充
RE}!'
10
13
来结束快速充电.
开路、
d
. ".'1
-一
守
电池负柑
电时间进行编程‘所谓电池数目的编程即是依据被充
l
C
电电池串联的总电压而定 p 具体计算如下:
当 VLIM ;I:T 接 V+ 端时J
N= J; NT(U总/1.6的+工
当，VLIMIT 接 REF 端时，
N 二'.ì:N.'1 Crla/2) + 1
!
!式中 N 为编程数， ';UJ， 为所要充电电池串联的越电压
「
(单位为 V)! 函数烈的 =I1{f(X) 为取整函数(iX{取结
果的整数部分〉。
!电池编程数目按表 2 通i其连接 PGM t.. ~GMO 到
近电F挺热妇~t!在笋月伊
相应端口币完成;最大宠…电时用别依据充电速率而定，
关断。一般按如下方式连接: TEMP....REF, rHI=
按表 3 逼川连接7阴阳、智 POMP 到均应端自回事成。
pp TEE--BITT-，使整个温度比较器充电关断装
其中， PqM:3.，法是;泪流充电电洗的大A叫如表句。
置无效!充氓的妹态.由电压斜率和定时器来决定。
(3) MA:;7121713 的外部 DO.:功率旗其最小输
句表4:' 'PGMS 决定涓洗完电电流的大 Ih
出电压{包括纹波〉必须高于 6V，且至少比最大电池
|ρ 快速充电速率
l 涓流充电电流
,., ....‘'
PGM3;
:飞斗
电压高 lV~ 奇则将不工作或工作不正常，如若外部电
40
1 faø也 /64
源电压小于〈最大电池电压 +lV); 则会导致工作到
!开路
20
1f8 时 132
某段时间时芯片发热等现象。
REF
C
1 1a 肺/16
电池负端
σ/2
.
，~
帽，
.
(4) R 1 参数由下式选择! Rl= (DC 电据最小电
压 -:5 i V)/5mA(单位为 kO) 。
1fast /8
(5) R向nSe 由下式选择: Rsen嗣 ==O.2õ V.;If酬，其
中 1t础布快速充电电流 ， 1188也 2 电池容量飞D1.\.) j充电
MAX712j713 典型工作电路如图 3(的。其中
小时数 (h) 。
PGMO、 PGM1， PGM2、 PGM3 的连接由电池数目和
=-
最大充电时间编醒决定。也在应用中 p 充电状态一般应
对铅酸免维护曹电池和镰铺蓄也池
有所指示 f 指示电路如图 3 (b). 当快速充电时，发光二
i 究电特性曲线的检测和份析口:
极管亮;进入涓流充电时，发光二极管熄灭.
我们采用1!4AX712j713 的典型电路3j:可表 5 所
列设定参数及充电初始状态，两种芯片如两种电池带
载和空载情况下的充电特性曲线如图 4 所示。由于镰
、
铺电池在充电过程中，先经惺流快速充电，电itJi鞠压升
高， Æi饱和盾P 端压出现负斜率 ;MA.X712j7妇在带载
和空载的情况下均可迅速从快速充电状态切换茧涓流
充电状态〈如图钮，知);而铅酸免维护蓄电池的特性
则不同 3 在快速充电过程中 p 无论是否带载端压始终不
会出现零斜率增长，故用 MAX713 充电时1..:充电电流
从电压曲线的拐点处开始以指数规律衰减〈如图 4的，
而 MA:x.: 7~2 则在检测到零斜率增长时便迅.建切换至
涓流充电状态〈如图 4à)， 这也是两者不同之处.
另外，由于充电时，一般采用全浮充运行方式，即
(0) MAX712j1l3 典型工作电路'
外部 DC 功率源一宙给负载供电，一面对蓄电池浮充，
表 b 镇痛、铅酸兔维护蓄电池充电电路参数配置
,
及充电初始状态
2k
MAX712/713
1
、
、.
、，
_'、
电池
J二
~
•
银铺蓄电池.
铅酸免维护蓄电池
充电电路 最大充电时间 =33 分钳 最大充电时间国 264 分钟
参数配置 电池编程数 =2
!电池编程安((=1
FAS 'r CHG
响
lk=4∞ 0，;
(b)、快速充电指示电路
i 图8
斗
、
.
.
.:.'
14;&X:712/7;J.3 典型立作电路及快速充电指示电路〈
二、宽电电路的设计步骤及参数选择
R 1 =2 巡3
Rseuse=O.250
Ssense==O. ~5 ()' .
R负峨 =80
B 负.=200
Ui ';'=7V
U1n 15V'
"",
VLIMIT REF
VL工MIT=REF
"",
、
充电初拚 充足屯的两节家用五号 m充足于电的全密封铅酸
充电电，路l的设计步骤及;参数选择如下':
旷
状态
(工?选择电池编程数目及最大充电时间.
(2) ，选择电池充电结束方法。决定电池充电结束
，矿
LOB12V6.5P8〈1.25左V放
J
以 lA 放电 10 分钟
飞…飞问
，、
最重要的参数是电池电压、内压力和温度 o .M AX712
/713 是由电压斜串、温度和定时器来撩起快速充电的.
镰榻蓄电池 (5∞ mAjh) 免维护蓄电池 Pan棚nic
、
晶
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可，
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· 糙'80 分钟'
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12.2
12
10
15
充电时间(
20
25
30
咒咆时间(
min)
位.。有f戴眼一←捕民!
』兮毛-带截咆流
。
mjn)
泣: -0-带载电压
一斗一-空载电压
-争每一千份载电流
-边r-gi.载电说c.
-边Ir-~主载也流
(b) MAX713 对铅酸免维护蓄电池充电特性曲线
(0) M'AX1l3 对镰铺蓄电池充电特性曲线
3.6
14
, 3.4
13.8
2.4
，、
&$>
....
3!2
斟
3
ffl
荡~ 2.8.
OJil
、 2.6
2.4 王-
051015202330350/
宽电时间(
泣.-。一带载电压
」争毛-带载电流
,
min)
，
-i\'--10
60
80
j{.电时间( lII in)
-→一空载也应 i
.....一空载电流
(c) MAX712 对镰蠕蓄电池充电特性曲线
图4
12. 4 ~...i...}
o
20
40
注:-0-带载电应
-→-窍载电压
一善令-带载也流
-章:回国主载电流
(à) MAX712 对铅酸免维护蓄电池充电特性曲线
MAX712/713 对镰捅蓄电池和铅酸兔维护蓄电池充电特性曲线.
DC/DC 变换或采用稳压提置加以捕除，如图 5 所示。，
Yöùt
四、结论
到负就
由上述实验可知3 对镰锚蓄电池充电，无论是带载
还是空载，选用 MAX712/713 均可.对铅酸免维护
且..l.-ð..
阳
固5
蓄电池来说，空载充电时由于电池电压最终产生零斜
T
率增长3 故最好选用 MAX712; 而带载充电时P 若用
全浮充运远i行方式电压 DC/DC 调整
MAX712 当由充电状态切换至涓流充电时，负载的部
图申 v
以补偿蓄电池自放电和独立供电时消耗的能量.但蓄
势，且不能自动复充电》而 MAX713 则可以自动解决
电池由浮充转入独立供电或由独立供电转入浮充供
这今问题，还能自行行4完成从恒流到恒压的均衡充电过
电也P 加之从快速充电切换至至.涓流充电时P 电池端压都将
程 P 这正是充电过程的最佳方式.基于上述J 我们最后k
发生变化;因此必绩调整:在后级采用宽范围输入的
二 22 一份阅~
选用了性能/价格比较高的 MAX713"
<<电子技术地铺8 年第 12 期