基于BQ24296单芯锂电池充放电管理系统设计

国网葫芦岛市郊区供电分公司 刘海权

基于BQ24296单芯锂电池充放电管理系统设计

国网葫芦岛市郊区供电分公司 刘海权

随着科技的进步，便携式移动终端应用越来越多，大部分移动终端均使用锂电池进行供电。本文使用TI公司单芯锂电池管理芯片BQ24296设计了一个智能充放电管理系统。该系统可以防止电芯过冲，过放，短路，过流等充电过程中的经常遇到的棘手问题。该系统还可以通过编程改变BQ24296内部寄存器状态，让用户按照自己的需求自己通过I2C总线配置相关参数，这样就大大增加了系统应用的弹性。本文对后续电源管理的设计与实现有一定的指导意义。

BQ24296；充放电管理；参数可编程

1 引言

图2-1 BQ4296封装引脚图

2 bq24296功能及特性

2.1 器件封装

bq24296采用24引脚4x4 mm2超薄VQFN封装，如图2-1所示。

2.2 部分引脚功能描述

VBUS-充电器输入接口

PSEL-电源输入选择端，高电平时选择USB电源，低电平时选择适配器电源

STA-开漏充电状态输出引脚，用来指示充电器的运行状态。

SCL-IIC接口时钟引脚

SDA-IIC接口数据引脚

INT-开漏中断输出，用来向主控发送充电器状态和故障信息。

在配合物1中，位于1691,1602和1414cm-1的强吸收峰被指认为配体oba的vas(COO)和vs(COO)，表明羧基氧原子与钐离子配位[19]。3200 到3600 cm-1 的较宽吸收峰归属于O-H的特征振动峰[20]。上述分析结果与晶体结构相吻合。

CE-充电使能引脚，充电时必须拉低。

ILIM-用来设置最大输入电流。

TS-温度采集引脚，用来采集电芯的温度。

QON-可悬空，已经不用。

BAT-接电池正端。

SYS-向系统供电端

PGND-电源地。

SW-开关节点连接外部电感。

BTST-经0.047uF电容连接到SW

REGN-经4.7uF电容连接到电源地。

PMID-经8.2uF电容连接到电源地。

2.3 工作原理

BQ24296典型应用电路如图2-2所示。

2.3.1 BQ24296充电管理

BQ24296芯片内部电路由VBUS以及BAT供电。芯片上电后，I2C接口电路准备就绪，所有内部寄存器复位到默认值，主控可以获取所有寄存器的值。当一个直流适配器接入，芯片检测输入源的电压，并打开相应转换电路，并在真正进行充电之前检测输入电流。使用该芯片对一节锂电池进行充电时，最大电流可达到3A，其内部24mΩBATFET内阻提高了充电效率，减小了放电时候的压降。系统上电后，在没有主控干预的情况下，BQ24296可以自己完成整个充电过程。充电过程采用的默认参数如下：充电电压4.208V；充电电流2.048V，预充电电流256mA；终止充电电流256mA。

电源路径管理将系统电压调节为稍稍高于电池电压，但是又不会下降到低于3.5V最小系统电压（可编程）。借助于这个特性，即使在电池电量完全耗尽或者电池被拆除时，系统也能保持运行。当达到输入源电流或电压限值时，电源路径管理自动将充电电流减少为零，然后开始对电池放电，直到满足系统的电源需求。这个充电模式操作可保证输入源不会过载。

图3-1 BQ24296充放电管理电路原理图

图2-2 BQ24296典型应用电路

图2-3 充电过程电压电流随时间变化

2.3.2 充电过程

此器件在主机控制不可用时开始且完成一个充电周期。它分三个阶段对电池进行自动充电：预调节、恒定电流和恒定电压。在充电周期的末尾，当充电电流低于在恒定电压阶段中预设定的限值时，充电器自动终止。之后，当电池电压下降到低于再充电阈值时，充电器将自动启动另外一个充电周期。如图2-3所示。

2.3.3 充电状态指示

STAT引脚电平状态作为充电状态的指示，如图2-2所示，处于正常充电状态是，发光二极管亮，充电完成时发光二极管灭，当充电过程出现输入过压，温度过高，输入或者系统过压等故障情况时，发光二极管以1Hz频率闪烁。在一些应用中，主控不会一直监视充电状态，这时可以利用芯片的INT引脚，充电故障时，INT引脚发送一个长为256us的高脉冲，来通知主控来读取存放在芯片内部的故障原因。

3 应用实例

根据BQ24296芯片的特点，以及项目需求。我们设计了一套单芯18650电池充放电电路给嵌入式系统供电。如图3-1所示当适配器接入时，系统从适配器取电，适配器不接入时，系统有单芯锂电池供电。该电路可以平稳地给嵌入式系统供电，可以有效防止出现过冲过放过流高温等故障情况。

4 结束语

本文系统介绍了BQ24296芯片的使用方法，并根据BQ24296的功能和特点设计出一个完整的充放电管理系统。该系统可以给单芯锂电池很好地进行充放电管理。可以应用在嵌入式电源管理领域。单芯锂离子电池比如18650电池，或聚合物锂电池应用非常广泛，管理锂电池的芯片也相当多，不过他们的用法都很类似，本文所述可以为锂电池充放电电路设计者提供有意义的参考。

[1]王秀荣,黄伟志.基于BQ24703的智能电池充放电系统[J].仪器仪表用户杂志,20071(14).

[2]http://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/sluuaq1/sluuaq1.pdf.BQ24296用户手册.

[3]赵晶,吴贵臣,冯平等.基于 BQ24032 的锂电池充电管理电路设计[J].中国仪器仪表,2007(7).

[4]Y.Xing,E.W.M.Ma,K.L.Tsui,and M.Pecht,”Battery Management Systems in Electric and Hybird Vehicles”Energies,vol 4, no.12,pp.1840-1857,Oct.2011

刘海权（1966—），男，辽宁葫芦岛人，主要从事电力技术及节能方面的研究。