單節太陽能鋰電池充電管理方案解析

太陽能是為便攜式設備供電的有吸引力的能源。一段時間以來，它一直被廣泛地用于諸如計算器和航天飛機這樣的應用。現在，人們正考慮把太陽能用于包括手機充電器這樣的范圍更寬廣的消費電子應用。

然而，太陽能電池板所提供的功率高度依賴于工作環境。這包括諸如光密度、時間和位置之類的因素。因此，電池通常被用作能量存儲單元。當來自太陽能板的電能有余的時候，就可以對電池充電；當太陽能板提供的電能不足時，電池就可以為系統供電。我們如何設計鋰離子電池充電器以便從太陽能電池中獲取最多的功率并有效地對鋰電池充電呢？

ZS6073是專門為利用太陽能板等輸出電流能力有限的輸入電壓源對單節鋰電池進行充電管理的芯片，芯片內部的功率晶體管對電池進行恒流和恒壓充電。充電電流可以用外部電阻編程設定，最大持續充電電流可達600mA，不需要另加阻流二極管和電流檢測電阻。

ZS6073內部集成有8位模擬-數字轉換電路，能夠根據輸入電壓源的電流輸出能力自動調整充電電流，用戶不需要考慮最壞情況，可根據輸入電壓源的最大電流輸出能力設置充電電流，最大限度地利用了輸入電壓源的電流輸出能力，非常適合利用太陽能板等輸出電流有限的電壓源供電的鋰電池充電應用。

ZS6073包含兩個漏極開路輸出的狀態指示輸出端，充電狀態指示端和充電結束指示輸出端。芯片內部的功率管理電路在芯片的結溫超過115℃時自動降低充電電流，這個功能可以使用戶最大限度的利用芯片的功率處理能力，不用擔心芯片過熱而損壞芯片或者外部元器件。這樣，用戶在設計充電電流時，可以不用考慮最壞情況，而只是根據典型情況進行設計就可以了，因為在最壞情況下，致尚微ZS6073會自動減小充電電流。

典型應用電路（恒壓充電電壓4.2V）

當輸入電壓大于低電壓檢測閾值和電池端電壓時，ZS6073開始對電池充電， 管腳輸出低電平，表示充電正在進行。如果電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓低于3V，充電器用小電流對電池進行預充電。

當電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓超過3V時，充電器采用恒流模式對電池充電，充電電流由ISET管腳和GND之間的電阻RISET確定。當電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓接近電池端調制電壓時，充電電流逐漸減小，致尚微ZS6073進入恒壓充電模式。當輸入電壓大于4.45V，并且充電電流減小到充電結束閾值時，充電周期結束， 端輸出高阻態， 端輸出低電平，表示充電周期結束，充電結束閾值是恒流充電電流的10%。如果要開始新的充電周期，只要將輸入電壓斷電，然后再上電就可以了。當電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓降到再充電閾值以下時，自動開始新的充電周期。

芯片內部的高精度的電壓基準源，誤差放大器和電阻分壓網絡確保電池端調制電壓的誤差在±1%以內，滿足了電池的要求。當輸入電壓掉電或者輸入電壓低于電池電壓時，充電器進入低功耗的睡眠模式，電池端消耗的電流小于3uA，從而增加了待機時間。上述充電過程如圖所示：

充電過程示意圖