双电池系统电源选择器MAX1773/1773A_电源技术论文

摘要：max1773/1773a是用于双电池系统的电源选择器，它允许外部控制器去管理双电池组、适配器输入、电池充电器和系统负载所需的电源连接。文中介绍了max1773/1773a的特点、引脚功能、内部结构和工作原理，给出了max1773/1773a的典型工作电路。

    关键词：max1773/1773a  双电池系统  电源选择器

1 概述

max1773/1773a是用于双电池系统的电源选择器，是为笔记本和亚笔记本电脑、pda、便携式终端、网络图形输入板（tablet）及双电池便携式设备而专门设计的。max1773/1773a的主要特点如下：

●采用获得专利的7—mosfet拓扑技术，降低系统成本；

●可自动检测和响应低电源电压、电池嵌入和移出及ac适配器的出现等；

●可直接驱动p沟道mosfet；

●带有简化的电源管理μp固件（firmware）；

●允许电源管理μp进入待机模式，从而延长电源寿命；

●ac适配器输入电压范围为4.75～28v；

●内含1ma驱动能力的ldo稳压器；

●采用小尺寸20引脚tssop封装。

2 引脚功能与内部结构

max1773/1773a的引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所列。

表1 max1773/1773a的引脚功能

引  脚	名    称	功       能
1	bata	电池a连接端
2	thma	热敏电阻a输入端
3	chga	到电池a的充电通路mosfet的开漏栅极驱动器
4	disa	到电池a的放电通路mosfet的栅极驱动器，可在vextld到vextld～9.5v间切换
5	coma	到电池a的通路mosfet栅极驱动器，可在vextld到vextld～9.5v转换
6	gnd	地
7	minv	最小工作电压设置点，电池电压转换设备点是5vminv
8	extld	连接外部负载，与pds、disa和disb脚mosfet的源极连接
9	pds	ac适配器mosfet的栅极驱动器
10	acdet	ac适配器检测输入端
11	batstat	开漏电池状态输出，用一支上拉电阻连接到系统逻辑电源
12	acpres	开漏ac存在输出，用一支上拉电阻连接到系统逻辑电源
13	batsel	电池选择数字输入端，用于选择为哪一只电池充电或放电
14	tcom	设置外部热敏电阻解扣点，用于为检测电池的存在而设置的热敏电阻的电压电平
15	vdd	线性稳压器输出端
16	comb	到电池b的通路mosfet的栅极驱动器，可在vbatb到vbatb～9.5v转换
17	disb	到电池b的放电通路mosfet栅极驱动器，可在vextld到vextld～9.5v间转换
18	chgb	到电池b的充电通路mosfet开漏栅极驱动器
19	thmb	热敏电阻b输入端
20	batb	电池b连接端

图2是max1773/1773a的内部电路组成。

3 应用电路与工作原理

max1773/1773a的标准应用电路如图3所示。

该电路的功能原理如下：

3.1 电池检测

max1773/1773a通过检测电池热敏电阻的电压vthm来确定电池的存在。器件将该电压与热敏电阻解扣点vtcomp相比较，如果vthm-<vtcomp，则认为电池存在。反之则认为电池未出现，不对其进行充/放电。

图2

    3.2 工作模式

max1773/1773a可提供三种工作模式，即ac适配器状态、标准电池状态和启动状态。

（1）ac适配器状态

max1773/1773a通过感测脚acdet上的电压来检测ac适配器的存在。当vacdet超过电池电压或达到4.75v时，ic将利用ac适配器对负载加电。若选择的电池存在，ic则连接到所选择电池的充电通路。ac适配器状态如表2所列。

表2 ac适配器状态

脚batsel	电池a	电池b	脚batstat	连接情况
0	存在	×	0	ac适配器连接到负载，电池a的充电通路连接
0	不存在	×	1	ac适配器连接到负载
1	×	存在	1	ac适配器连接到负载，电池b的充电通路连接
1	×	不存在	0	ac适配器连接到负载

表2中，x为不关心情况，电池存在时vthm<vtcomp；电池不存在时，vthm>vtcomp,acpres=0

（2）标准电池状态

当ac适配器电源不存在时，max1773/1773a可利用电池对负载供电，atsel允许一个外部控制器去选择电池。表3列出了通常控制操作下的简化标准电池状态。而且电池切换锁存、低电池电压锁定和放电电池锁定均支持该状态表。

表3 简化标准电池状态（不带锁定）

脚batsel	电池a	脚vbata	电池b	脚vbatb	脚batstat	连接情况
0	存在	>5vminv	×	×	0	电池a连接到负载
×	存在	>5vminv	不存	×	0	电池a连接到负载
×	存在	>5vminv	×	<5vminv	0	电池a连接到负载
×	×	<5vminv	存在	>5vminv	1	电池b连接到负载
×	不存在	×	存在	>5vminv	1	电池b连接到负载
1	×	×	存在	>5vminv	1	电池b连接到负载

（3）启动状态

当vacdet在启动升高时，即在没有ac适配器的情况下而由电池对max1773/1773a加电时，ic处于启动状态（如表4所列）。一旦vacdet升至2.2v以上，器件将进入标准电池或ac适配器状态。

表4 启动状态

vbata	vbata	电池a	电池b	连接情况
>5vminv	×	存在	×	电池a连接到负载
<5vminv	>5vminv	存在	存在	电池b连接到负载
×	>5vminv	不存在	存在	电池b连接到负载
×	×	不存在	不存在	不连接
<5vminv	<5vminv	×	×	不连接
<5vminv	×	×	不存在	不连接
×	<5vminv	不存在	×	不连接

3.3 典型操作

图4所示是利用max1773/1773a、两个3-cell锂电池组和一个20v ac适配器组成的系统的充/放电周期图，开始时，当ac适配器加电后，由于没有电池并且选电池a，此时batstat=batsel=i，表明电池a不出现且不能连接电池a的充电通路。如果外部控制器轮询（polled），batstat将回复到batsel（0），表明电池b不存在。

当t=t1时，电池a被嵌入，max1773/1773a连接电池a的充电通路。为指示电池a出现，batstat变化到batsel（0）。

t=t2时，电池b被嵌入，batstat状态不改变，表明电池a存在。

t=t3时，ac适配器撤除，max1773/1773a自动断开电池a的放电通路。acpres变为1，表明ac适配器不存在。batstat=batsel（0）表明电池a存在并对负载加电。在t3与t4之间，电池a放电。

t=t4时，电池a的电压降至5vmin以下，ic将自动断开电池a的放电通路并连接至电池b的放电通路。此时batstat变为batsel（1），表明电池a不再给负载供电。

t=t5时，batstat变为高以使外部控制器能够捕捉到max1773/1773a，同时改变batsel使batstat停留在1，以表示电池b存在并给负载供电。

t=t6时，电池b降至5vminv以下，max1773/1773a自动断开电池b的放电通路。同时连接至电池a的放电通路。batstat变化到batsel（0），表明电池b不再供应负载。此时，外部控制器发出一个系统关闭命令，电源电流急剧降低。

t=t7时，ac适配器重新连接到系统。max1773/1773a自动断开电池a的放电通路，并连接到ac适配器的负载通路（pds开关），同时还连接电池b的充电通路。此刻batstat变为batsel（1），表明电池b存在；acpres变为0，则表明ac适配器也存在。

图3

    t=t8时，外部控制器识别电池b充电，并且将batsel变化到电池a。batstat变为batsel（0），表明电池a存在。

t9之后，电池完全被充电，系统开始为另一个周期作准备。

3.4 max1773/1773a的差别

（1）pds fet开关

max1773：如果电池b（a）被选择但不存在，并且电池a（b）嵌入但电压低于5vminv，此时若接入适配器，脚pds外部的mosfet（pds fet）不导通；max1773a：当上述情况发生时，pds fet被使能导通。

（2）选择的电池存在但欠压

max1773在选择的电池存在但电压低于5vminv时，如在未选择的插槽（slot）中插入电压高于5vminv的电池，那么，在tcomp脚变为高电平后，如果未选择电池的thma或thmb脚有效，max1773将不能使未选择的电池放电。

max1773a由于thma或thmb及tcomp引脚变为使能并不重要，因此，max1773a不会遭遇max1773的情况。

图4

    （3）当适配器撤除时，切换到未选择的电池

max1773：当选择的电池存在并低于5vminv而未选择的电池存在但高于5vminv时，未选择电池的放电通路使能。尔后，如果施加ac适配器，则被选择电池的充电通路使能。而当ac适配器移开时，max1773不能切换到未选择的电池。

max1773a：在上述情况中，当ac适配器移开时，可能发生三种情况：第一是充电器获得输入电流限制条件，充电器电流减小到零时），此时在ac适配器移开时，允许未选择的电池放电；第二是充电器存在并对选择的电池充电；第三是充电器对所选择的电池充电，但在电池被充分充电之前仍支持系统负载，此时ac适配器将被移开而不允许未选择电池放电。

4 结束语

采用bimos工艺并集成了5245个晶体管的max1773和max1773a可用来为多电源系统提供控制逻辑以驱动外部p沟道mosfet，从而使ac适配器和双电池组能够选择充电和放电，同时可基于电源的出现和电池状态来选择电池电压的情况。