使用LM5122同步升压控制芯片设计升压锂电池充电的详细资料说明

　　本文介绍了采用 LM5122 同步升压控制芯片，设计了一款升压锂电池充电方案，其适合在车载或其它工业类应用中备份电源或者其它充电应用。介绍了如何用 LM5122 实现锂电池充电所需的恒流恒压充电，并采用 LM5122 的 UVLO 功能来实现停止充电及重新充电功能。

　　目前，在锂电池充电的解决方案中，很多方案是采用降压变换器的方式来实现对锂电池充电。但在某些应用中，如车载，或工业类应用中（其通用的输入电压为 12V 或 24V），需要给多节（》6s）锂电池充电时，降压充电器就遇到了困难。在这类应用中，如果采用降压充电解决方案，需要对 12V 或 24V 输入电压进行升压，然后再降压。这样的系统方案成本较高，转换效率不高且系统复杂。

　　针对这类应用，需要设计一款升压型的锂电池充电解决方案。而在设计升压锂电池充电方案之前，我们需要了解一些锂电池充电的一些特性，即锂电池充电为什么需要采用恒升恒流的充电方式。

　　如图 1 所示（1），当充电压高于锂电池最高允许的充电电压时，电池的寿命会迅速减少。有些客户为了延长电池寿命，在设计时，会降低锂电池充电电压，但这会使电池的有效容量降低。如图 2 所示（1），当充电电压从 4.2V 降到 4.1V 时，电池有效容量会降低 10%左右，不能达到对锂电池的有效利用。所以在设计时，需要较高精度的充电电压。

　　参数规格

　　本文中升压方案的规格如下：

　　输入电压范围：9V~15V

　　锂电池规格：6S（4.2V），2400mAh

　　则所需设计的升压充电方案的输出为 1.2A 恒流，25.2V 恒压输出。

　　实验是基于 LM5122EVM-1PH 上进行修改验证的。功率部分的线路在 LM5122EVM 板上做如下修改：1） 去掉输出瓷片电容 C6 及电解电容 C12。2） 在瓷片电容 C9 与 C7 之间，插入一个 20mohm 的检测电阻。3） 去掉 R28。

　　控制线路的原理图如图 5 所示。其采用 TPS7B6950QDCYRQ1 从输入电压产生一个 5V 电压，为控制板提供电源及参考电压。INA169 采样输出电池电流。采样的电流信号与电池电压采样信号通过 TLV272，对 LM5122 进行恒流恒压控制。同时电流信号与电压信号通过 TLV3202 与基准电压进行比较，再经过一个或非门及一个小 MOS 对 LM5122 的 UVLO 进行控制，来实现停止充电及再充电的控制。