MCP73831: эффективный контроллер заряда для литий-ионных аккумуляторов

Как работает MCP73831. Какие функции он выполняет. Для каких типов аккумуляторов подходит. Какие преимущества дает использование MCP73831. На что обратить внимание при его применении.

Содержание

Обзор контроллера заряда MCP73831

MCP73831 представляет собой высокоинтегрированный контроллер заряда для одноэлементных литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Этот компактный чип от компании Microchip Technology обеспечивает эффективную и безопасную зарядку аккумуляторов в портативных устройствах.

Основные характеристики MCP73831:

Входное напряжение: 3,75 — 6 В
Выходной ток заряда: 15 — 500 мА (настраиваемый)
Выходное напряжение: 4,2 В (стандартно для Li-Ion)
Температурный диапазон: -40°C до +85°C
Корпус: SOT-23-5 или DFN-8

Принцип работы MCP73831

MCP73831 использует алгоритм заряда постоянным током/постоянным напряжением (CC/CV). Как этот алгоритм работает?

Сначала аккумулятор заряжается постоянным током (режим CC)

При достижении напряжения 4,2 В контроллер переходит в режим постоянного напряжения (CV)
Ток постепенно снижается, пока аккумулятор не зарядится полностью

Этот метод обеспечивает быструю и безопасную зарядку, предотвращая перезаряд аккумулятора.

Ключевые функции MCP73831

MCP73831 обладает рядом важных функций, делающих его отличным выбором для портативной электроники:

Программируемый ток заряда: позволяет подстроить зарядку под конкретный аккумулятор
Автоматическое прекращение заряда: предотвращает перезаряд
Индикация статуса: светодиод показывает режим работы
Защита от короткого замыкания и обратного подключения
Тепловая защита: отключение при перегреве

Применение MCP73831 в электронных устройствах

Где чаще всего используется MCP73831? Этот контроллер идеально подходит для:

Смартфонов и планшетов
Носимой электроники (фитнес-трекеры, умные часы)

Портативных медицинских устройств
Беспроводных наушников и колонок
Портативных игровых консолей

MCP73831 позволяет создавать компактные зарядные схемы, что критично для миниатюрных устройств.

Настройка тока заряда в MCP73831

Одно из ключевых преимуществ MCP73831 — возможность программирования тока заряда. Как это работает?

Ток заряда задается внешним резистором, подключенным к выводу PROG. Значение резистора рассчитывается по формуле:

R_PROG = 1000В / I_REG

Где I_REG — желаемый ток заряда в амперах.

Например, для тока 100 мА потребуется резистор 10 кОм. Это позволяет точно настроить зарядку под конкретный аккумулятор.

Индикация статуса заряда

MCP73831 имеет вывод STAT для подключения светодиода-индикатора. Как работает эта индикация?

Светодиод горит: идет зарядка
Светодиод не горит: зарядка завершена или аккумулятор отключен
Светодиод мигает: ошибка (например, превышение температуры)

Это позволяет пользователю легко контролировать процесс зарядки устройства.

Тепловая защита в MCP73831

Перегрев — одна из главных опасностей при зарядке литий-ионных аккумуляторов. Как MCP73831 решает эту проблему?

Контроллер имеет встроенную схему тепловой защиты. При достижении температуры кристалла 150°C зарядка автоматически прекращается. Это предотвращает повреждение как самого контроллера, так и аккумулятора.

Зарядка возобновляется после снижения температуры до безопасного уровня. Такой механизм обеспечивает надежную защиту от перегрева.

Выбор аккумулятора для работы с MCP73831

MCP73831 предназначен для работы с литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами. На что следует обратить внимание при выборе аккумулятора?

Емкость: должна соответствовать настроенному току заряда
Максимальное напряжение: 4,2 В (стандарт для Li-Ion)
Встроенная защита: желательно использовать аккумуляторы с собственной схемой защиты

Правильный выбор аккумулятора обеспечит оптимальную производительность и безопасность устройства.

Преимущества использования MCP73831

Почему разработчики выбирают MCP73831 для своих проектов? Этот контроллер имеет ряд важных преимуществ:

Компактность: миниатюрный корпус экономит место на плате
Простота применения: минимум внешних компонентов

Гибкость: настраиваемый ток заряда
Безопасность: встроенные защитные функции
Низкое энергопотребление: экономит заряд аккумулятора

Эти особенности делают MCP73831 отличным выбором для широкого спектра портативных устройств.

Типичные проблемы при использовании MCP73831

Несмотря на простоту применения, при работе с MCP73831 могут возникать некоторые сложности. Какие проблемы встречаются чаще всего?

Неправильный выбор резистора программирования тока
Недостаточный теплоотвод
Несоответствие входного напряжения рекомендованному диапазону
Неправильное подключение аккумулятора

Большинство этих проблем легко решить, внимательно изучив документацию и следуя рекомендациям производителя.

Диагностика проблем с зарядкой

Если устройство с MCP73831 не заряжается или заряжается некорректно, что можно проверить?

Измерить входное напряжение: должно быть в диапазоне 3,75 — 6 В
Проверить подключение аккумулятора: правильная полярность, надежный контакт
Измерить напряжение на выводе PROG: должно быть около 1 В
Проверить температуру контроллера: не должна быть чрезмерно высокой

Систематический подход к диагностике поможет быстро выявить и устранить проблему.

Серия mcp73831 (Microchip)

Microchip

Общие характеристики

	Раздел	Формирователи импульса сброса
	Кол-во супервизоров
	Ток собственного потребления
	Рабочая температура

Документация на серию mcp73831

найти mcp73831.pdf

Товары серии mcp73831

Наименование	Упаковка	Корпус	U_порог
MCP73831-2ACI/MC (MCRCH)	150 шт	DFN-8
MCP73831-2ATI/MC (MCRCH)	150 шт	—	—
MCP73831-2DCI/MC (MCRCH)	150 шт	DFN-8
MCP73831-3ACI/MC (MCRCH)	150 шт	DFN-8
MCP73831-4ADI/MC (MCRCH)	150 шт	DFN-8
MCP73831-5ACI/MC (MCRCH)	150 шт	—	—
MCP73831T-2ACI/MC (MCRCH)	3300 шт	DFN-8
MCP73831T-2ACI/OT (MCRCH)	в ленте 3000 шт	—	—
MCP73831T-2ADI/OT (MCRCH)		—
MCP73831T-2ATI/OT (MCRCH)	в ленте 3000 шт	—	—
MCP73831T-2DCI/MC (MCRCH)	3300 шт	—	—
MCP73831T-2DCI/OT (MCRCH)	3000 шт	—	—
MCP73831T-3ACI/MC (MCRCH)	3300 шт	—	—
MCP73831T-3ACI/OT (MCRCH)	3000 шт	—	—
MCP73831T-4ADI/MC (MCRCH)	3300 шт	DFN-8
MCP73831T-4ADI/OT (MCRCH)		SOT235
MCP73831T-5ACI/MC (MCRCH)	3300 шт	—	—
MCP73831T-5ACI/OT (MCRCH)	3000 шт	—	—

MCP73831 Лист данных: линейный контроллер управления зарядом

Небольшая электроника, работающая от батарей, может не потреблять много энергии, но в конечном итоге ее необходимо заряжать. Основным источником питания и запоминающим устройством, используемым во многих электронных продуктах, является литий-ионная батарея, которая может представлять собой небольшую круглую плоскую круглую плоскую круглую ячейку или литий-полимерный пакет. Независимо от форм-фактора этих батарей, зарядку необходимо тщательно контролировать, чтобы предотвратить перезарядку, которая сократит срок службы батареи.

Чтобы обеспечить контроль над скоростью зарядки и состоянием заряда в одноэлементной батарее, разработчики должны использовать схему управления зарядом для измерения выходного зарядного тока или напряжения и корректировать их в безопасных пределах по мере необходимости. Одним из более старых компонентов, который со временем доказал свою надежность, является MCP73831 от Microchip. Продолжайте читать, чтобы узнать, что содержится в техническом описании MCP73831, и узнать больше о том, как работает этот компонент.

Что содержится в техническом описании MCP73831?

MCP73831 — это небольшой компонент управления зарядкой, предназначенный для работы с одним литий-ионным аккумулятором.

Пример реализации ИС управления зарядом батареи MCP73831. [Источник: техническое описание MCP73831]

Этот компонент имеет простой принцип работы: он эффективно работает как линейный регулятор, который ограничивает зарядный ток при постоянном напряжении до определенного значения, необходимого для зарядки аккумулятора на стороне выхода. Как показано выше, регулируемый выходной ток выбирается с помощью вывода PROG с резистором на VSS. Выходное напряжение также выбирается из вариантов MCP73831 с четырьмя доступными вариантами (4,2, 4,35, 4,4 или 4,5 В, MCP7383X-2–5 соответственно), что позволяет использовать этот компонент с будущими химическими элементами аккумуляторов по мере их достижения.

В таблице ниже приведены основные характеристики, данные об упаковке и функции MCP73831.

Диапазон входного напряжения питания	от 3,75 до 6 В
Регулировка выходного тока быстрой зарядки	– 100 мА с PROG = 10 кОм – 505 мА с PROG = 2 кОм – 14,5 мА с PROG = 67 кОм
Регулировка входной линии	0,09% (максимум до 0,3%)
Регулировка выходной нагрузки	0,05% (максимум до 0,3%)
Номинальная температура перехода	85 °C, тепловое отключение при 150 °C
Прекращение оплаты	от 5 % до 20 % в зависимости от варианта (выбирается резистором от 2,0 кОм до 10,0 кОм от PROG до VSS)
Опции упаковки	— 8-выводный (2 мм x 3 мм) DFN – 5-выводный SOT-23

Наконец, светодиод и последовательный резистор между контактами 4 и 1 используются в качестве индикатора состояния; они являются необязательными для MCP73831. Вывод STAT на MCP73831 будет поддерживать три возможных состояния, которые изменят яркость светодиода в этом цикле. Вариант этого компонента, MCP73832, использует выход с открытым стоком с одним состоянием в строке состояния, а не выход с тремя состояниями. Альтернативное использование этого вывода — индикатор чувствительности на микроконтроллере или другом системном контроллере; он может логически указывать приблизительное состояние заряда, которое затем можно использовать для включения или отключения схемы MCP73831 на основе пользовательских логических условий.

Идем дальше с несколькими батареями

Когда системе необходимо иметь несколько батарей, соединенных последовательно или параллельно, один контроллер управления зарядом больше не может распределять заряд по ячейкам. Существует три основных причины, по которым необходим альтернативный подход:

Один контроллер управления зарядкой может заряжать только одну ячейку больше, чем другую ячейку (в параллельных цепях)
Контроллер управления зарядкой может не выдавать достаточного тока для полной зарядки группы элементов за короткий период времени (в последовательных цепях)
Когда одна ячейка в цепи становится полностью заряженной раньше других ячеек, это может предотвратить зарядку остальных ячеек (в последовательных и параллельных цепях)

MCP73831 предназначен только для работы с одним литий-ионным аккумулятором, поэтому при разработке системы зарядки для нескольких аккумуляторов необходим альтернативный подход. В этих более крупных батареях метод, называемый балансировкой заряда, необходим для управления зарядным током в каждой ячейке. Цель состоит в том, чтобы обеспечить одинаковый уровень заряда элементов в многоячеечном аккумуляторном блоке, регулируя ток зарядки и разрядки.

Хотя это можно реализовать в сложной схеме с микроконтроллером и несколькими ИС контроллера управления зарядом MCP73831, лучшим вариантом является использование одного контроллера баланса заряда. ИС балансировки заряда могут вмещать группы батарей последовательно, параллельно или в комбинации. Эти компоненты постоянно измеряют напряжение и уровень заряда в каждом элементе и регулируют ток зарядки/разрядки таким образом, чтобы элементы имели почти одинаковый уровень заряда во время зарядки и работы.

Одним из вариантов от Microchip является ATA6870, контроллер баланса заряда, который может вмещать до 6 ячеек. Кроме того, к этим компонентам можно адресовать и последовательно подключать до 16 интегральных схем (96 ячеек) в любой конфигурации, чтобы обеспечить контроль заряда в больших аккумуляторных блоках. Микросхемы MCU меньшего размера также можно использовать в качестве промежуточных контроллеров, как показано в примере ниже.

Схема приложения ATA6870 для многоячеечной аккумуляторной батареи. [Источник: техническое описание ATA6870]

Нужен ли вам контроллер управления зарядом и техническое описание MCP73831 для одной батареи или более продвинутый балансировщик заряда, используйте полный набор функций поиска в Ultra Librarian, чтобы найти нужные компоненты. Платформа Ultra Librarian предоставляет вам доступ к посадочным местам печатных плат, техническим данным и моделям ECAD/MCAD, а также информацию об источниках, чтобы помочь вам опережать волатильность цепочки поставок. Все данные ECAD, которые вы найдете в Ultra Librarian, совместимы с популярными приложениями ECAD и проверены производителями компонентов, что помогает оптимизировать ваши операции.

Работа с Ultra Librarian настроит вашу команду на успех, обеспечив оптимизированное и безошибочное проектирование, производство и поиск поставщиков. Зарегистрируйтесь сегодня бесплатно .

Зарядное устройство MCP73831 (2-OT) не заряжает аккумулятор LiPo

Задай вопрос

спросил 1 год, 7 месяцев назад

Изменено 1 месяц назад

Просмотрено 269 раз

\$\начало группы\$

Я работаю с носимым устройством на батарейках. Когда он подключен к внешнему источнику питания, он должен заряжать аккумулятор и переключать нагрузку на этот источник.

Я использую LiPos 1000-2500 мАч. Я экспериментировал с двумя разными новыми, с тем же результатом.

^{смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Но на самом деле она не заряжает батарею (не полностью). Напряжение на выводе vbat mcp составляет 3,9-4,01 В (или даже меньше). Не 4-4,2В, как должно быть по даташиту. Также мерцает D1.

Пробовал подключать аккумулятор (2500мАч) через амперметр, он показывал максимум 300мА вместо 500, а через несколько часов аккумулятор даже разрядился до 1 Вольта! Без амперметра (квантовых эффектов? 🙂 аккумулятор заряжается до 3,8-3,9V после более чем 8 часов.

У меня нет специального точного источника питания, и я попробовал USB-порт macbook и адаптер питания iphone. Пробовал с нагрузкой и без.

ОБНОВЛЕНИЕ Проверил источник питания 2.1А — ничего не меняется.

зарядка аккумулятора
липосакция

\$\конечная группа\$