详解SLM6900充电电路的分析方法

嵌入式ARM 2022-05-09 12:00

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SLM6900是一款常用的充电管理芯片，支持多类型的锂电池或磷酸锂电池，它预置了三节或四节锂电池充电模式，同时也支持通过外围分压电阻调节的其它输出电压模式。由于SLM6900是采用300KHz固定频率的同步降压型转换器，因此具有很高的充电效率，自身发热量极小。

SLM6900包括完整的充电终止电路、自动再充电和一个精确度达±1.0%的充电电压控制电路，内部集成了输入低电压保护、输出短路保护、电池温度保护等多种功能。另外，SLM6900采用的是TSSOP-14L封装，外围应用简单，作为大容量电池的高效充电器。

根据SLM6900的数据手册，我们可以分辨它的引脚，如下图所示，右侧是它的充电电路：

DRV（引脚1）：外接PMOS管栅极驱动端，控制PMOS的通断来给后面电池充电。

PVCC（引脚2）：驱动管电源正输入端。

VCC（引脚3）：模拟电源正输入端。我们直接把它和引脚2接在一起即可。

NCHRG（引脚4）：充电状态指示端。当充电器向电池充电时，该管脚被内部开关拉至低电平，表示充电正在进行；否则该管脚处于高阻态。

NSTDBY（引脚5）：电池充饱指示端。当电池已经充饱时，该管脚被内部开关拉至低电平；否则该管脚处于高阻态。

NTC（引脚6）：电池温度检测端。将此端接到电池的负温度系数的热敏电阻，若不用这功能，则悬空或接VCC；接地则关闭充电功能，我们把它悬空即可。

SEL（引脚7）：电池输出电压方案选择端。若此端接地，则选择为三节锂电池方案；若接VCC，则为四节锂电池方案；若悬空，则电池电压由外接分压电阻决定，我们选择是由外电阻分压的得到。

COMP（引脚8）：充电环路稳定性补偿端。接一个串联的电阻和电容到地。

FB（引脚9）：电池电压反馈端。在SEL接GND或VCC时，可串联电阻稍微提高充饱电压，以补偿线路和电池内阻损耗；在SEL悬空时，FB端固定为1.205V，由外接分压电阻决定电池充饱电压，我们接的上电阻为820K %0.1，下电阻接的是49.9K %1，则电池充满电的电压应为FB=电池电压*下电阻阻值/（上电阻阻值+下电阻阻值），即电池电压=1.205/下电阻阻值/（上电阻阻值+下电阻阻值）=21.00660320641283V。

ISN（引脚10）：充电电流检测负端。将此端接到充电电流设置电阻的负端。

ISP（引脚11）：充电电流检测正端。将此端接到充电电流设置电阻的正端。

GND（引脚12）：模拟地。我们将它的地都直接连在了一起，大家觉得这有什么问题，希望指教一下。

PGND（引脚13）：驱动管地。

GVC（引脚14）：驱动管栅电压钳位。此端跟VCC之间接个100nF的电容，使外接驱动管栅电压钳制在不低于VCC-6.3V的范围内。

下图是电源板PCB，它充电芯片的后端其实就是一个buck电路：

（1）24V输入接在可调电源上。

（2）U3就是我们的充电管理芯片SLMSLM6900。

（3）D6和D7是防止电流倒灌的二极管。

（4）D4和D5是续流二极管，PMOS关断时，给电感存储的能量提供泻放回路。

（5）L2是电感，根据手册，我们选择的是10uH。

（6）R2是设置充电电流检测电阻，通过ISP和ISN两端的电压/检测电阻的阻值，可以设定充电的工作电流。我们选择的是0.1R，根据手册，它的充电电流理论上是1.2A。

（7）R3和R10是通过分压来调节充电电压的，电池电压=1.205/下电阻阻值/（上电阻阻值+下电阻阻值）=21.00660320641283V。

（8）J7接是一个充电电源的指示灯，电阻R1是用来限流，SLM6900包含两个漏极开路输出的状态指示端，充电状态指示端NCHRG和充电满状态指示端NSTDBY。

当输入电压大于电源低电压检测阈值，SLM6900开始对电池充电，NCHRG管脚输出低电平，表示充电正在进行；如果电池电压低于VTRIKL，充电器用小电流对电池进行涓流预充电；恒流模式对电池充电时，充电电流由电阻RS确定；当电池电压接近VFLOAT时，充电电流将逐渐减小，SLM6900进入恒压模式；当充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，NCHRG端输出高阻态，NSTDBY端输出低电平。

（9）C5是一个滤波电容，用来使输出的电压波形更平滑。

（10）D10是一个TVS管，SMBJ26CA，SMB代表的是它的贴片封装大小，26V是指TVS管的击穿电压为26V。

当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS二极管便发生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流通过二极管被引开，避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前，使被保护回路一直保持截止电压。

当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动回复高阻状态，整个回路进入正常电压。TVS管的失效模式主要是短路，但当通过的过电流太大时，也可能造成TVS管被炸裂而开路。CA代表是双向的TVS管，如果只有C的话，那么他代表的是单向的TVS管。

（11）这个端口就是我们要接的电池，我们用的是5串两并的锂电池，内部是18650，每一块18650电池电压在3.7V-4.2V之间，那么我们的充电电压就应该为 4.2*5=21V，这就决定了我们两个电阻的取值。

以下是充电试验器材：

如下图所示，这是我们用的充电电池。我们现在用万用表测出它的电压为20.28V，说明它的电池电压并没有满，可以继续充电。