AN155 - 利用微控制器调节MP2759 充电电流

尽管通过 R_ISET可以调节充电电流，但其实时调节功能并不可靠。利用MCU 的PWM ，则可以实现更加可靠的充电电流实时调节功能。图 1 所示为MP2759的标准应用原理图。

图1: MP2759标准应用原理图

MCU 方法细节

MP2759k可以通过ISET引脚读取不同的电阻值来调节充电电流。由于ISET引脚始终保持1.2V的恒定电压，因此改变ISET引脚和AGND之间的等效电阻就可以调节充电电流。通过修改 MCU 的PWM占空比可以带来这种改变。

图2：ISET引脚上的等效电路

MCU 方法概述

图 3 展示了如何设计MP2759 ISET引脚上连接的等效电阻电路。

图3: 等效电阻设计电路

PWM信号具有可控占空比。该信号由 MCU 产生，并经过RC 滤波器（由 R₂, R₃, and C_ISET组成）滤波为直流信号。ISET引脚和AGND之间的等效电阻 (R_EQ) 可利用公式 (2) 来计算：

$$ R_{\text{EQ}} = \frac{1.2 R_1 G_{123}}{1.2 G_{123} - \left( \frac{\text{DUTY} \cdot V_{M\_PWM}}{R_2} + \frac{1.2}{R_1} \right)} $$

其中DUTY 为PWM占空比，V_{M_PWM} 其中DUTY 为PWM占空比，G₁₂₃ 可通过公式（3）来估算：

$$ G_{123} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} $$

对于公式1、2和3，R_EQ 必须大于0Ω 。因为当 R_EQ 降至 0Ω 以下时，I_CHG = 0A。表1列出了基于PWM输入得到的充电电流。

表1:充电电流vs. PWM输入

PWM 输入	PWM 占空比	充电电流
GND	0%	最大充电电流
逻辑高	100%	0A
PWM 占空比	0% 至 MAX_DUTY(1)	线性调节充电电流
浮空	N/A	96(kΩ)/R1+R3

注:

1) MAX_DUTY是充电电流降至0A时的最大PWM占空比，建议值：约80%。

相关参数设计指南

根据上述分析，可按照以下原则来设计参数 R₁, R₂, R₃, C_ISET)：

最大充电电流对应的等效电阻 R_{MAX_ICHG}可通过公式（4）来计算：

$$ R_{\text{MAX_ICHG}} = R_1 + R_2 \parallel R_3 $$

选择合适的 R₁，可通过公式 (5) 来估算：

$$ R_1 = 0.5 \cdot R_{\text{MAX_ICHG}} $$

解方程，然后通过公式 (6)来计算 R₂ 和 R₃ :

$$ \left\{ \begin{array}{l} R_2 \parallel R_3 = R_{\text{MAX_ICHG}} - R_1 \\ \displaystyle \frac{\text{MAX_DUTY} \cdot V_{M\_PWM} - 1.2}{R_2} = \frac{1.2}{R_3} \end{array} \right. $$

选择合适的 C_ISET 将PWM信号滤波为直流信号；可通过公式 (7) 来估算：

$$ \frac{1}{2\pi (R_2 \parallel R_3) C_{\text{ISET}}} \ll f_{\text{PWM}} $$

其中 f_PWM 是PWM频率。

设计示例

本节内容将给出设计示例，当 MAX_ICHG =2.7A，MAX_DUTY =80%，V_{M_PWM}=3.3V，f_PWM=2kHz时，如何设计相关参数实现充电电流的实时调节。

设计流程

1. 使用公式（8）计算 R_{MAX_ICHG} :

$$ R_{\text{MAX_ICHG}} = \frac{96\,\text{k}\Omega}{\text{MAX_ICHG}} = 35\,\text{k}\Omega $$

2. 选择 R₁=20kΩ.

3. 使用公式（6）计算出 R₂=33kΩ、R₃=27kΩ。

4. 设置 C_ISET=1µF ，将PWM信号滤波为直流信号。

设计结果

根据上面确定的参数搭建演示板，以验证上述MCU方法的有效性。图4所示为演示板原理图。

图4： MP2759充电电流调节应用演示板原理图

测试条件： V_IN=16V, V_BATT=12V, V_{M_PWM}=3.3V, and f_PWM=2kHz。对演示板进行测试的结果显示，充电电流和PWM占空比之间存在线性关系，并且占空比具有0％至82％的宽范围（见图5）。

图 5：充电电流vs. PWM占空比

MP2759不会出现过冲或下冲情况（见图 6），器件的启动和关断过程也正常（见图 7）。

所有测试结果均验证了本应用说明中介绍的设计方法有效。

图6: 充电电流在0.5A 和2.4A之间变换

图7: MP2759启动/关断波形（占空比 = 50%）

结语

可调充电电流可以优化充电性能。本应用说明提出了一种利用 MCU 实时调节MP2759充电电流的方法，同时给出了设计示例，并通过测试结果验证了该方法的有效性。

补充资料

有关 MPS 电池管理产品的更多信息，请访问 此页面。

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