任务介绍
本次任务的核心目标是设计一款紧凑的锂电池充电模块,我们采用之前设计的尺寸大小。该款模块要求使用type-c作为USB接口,主要选择一个支持1A充电电流的充电芯片,最主要的要求在得捷官网上可售的,我们浏览的搜索电源管理IC,选择电池充电器分支有很多锂电池充电芯片,其中满足要求的芯片也很多。具体的任务要求如下:
设计一个支持USB-C接口的单节锂电池充电模块:
具备充电状态指示LED;
充电电流可调(100mA-1A);
包含过充过放保护;
PCB尺寸建议控制在30mm×20mm范围内;
主要器件:需在DigiKey官网上有货且正常售卖;
模块介绍
本次设计的锂电池充电模块是基于MCP73833T-AMI/UN设计的,MCP73833T-AMI/UN是Microchip Technology公司推出的一款高性能线性锂离子/聚合物电池充电管理控制器,采用MSOP-10封装,工作温度范围为-40℃~85℃,适用于工业级应用环境。该芯片集成了充电控制所需的大部分功能,包括恒流/恒压充电模式、温度监测和状态指示等,广泛应用于便携式电子设备、智能穿戴设备和医疗设备等领域。其主要技术参数包括:电源电压6V,最大充电电流1.1A,充电饱和电压4.2V,支持单节锂离子/聚合物电池充电。芯片的引脚配置如下:VDD(引脚1和2)为电源输入引脚,建议双引脚连接以降低阻抗;STAT1(引脚3)和STAT2(引脚4)为充电状态输出引脚,采用开漏输出方式;VSS(引脚5)为接地引脚;PROG(引脚6)通过外部电阻设置充电电流;PG(引脚7)为电源良好输出引脚;THERM(引脚8)连接NTC热敏电阻用于温度监测;VBAT(引脚9和10)为电池连接引脚,同样建议双引脚连接。典型应用电路包括输入电源滤波电容、电池连接电容、PROG引脚上的电流设置电阻和THERM引脚上的NTC热敏电阻。充电过程分为预处理、恒流和恒压三个阶段,具有自动电源选择功能,当输入电源移除时会自动切换到电池供电模式。该芯片还具备过温保护、短路保护等安全功能,通过PROG引脚上的电阻RPROG可设置充电电流,计算公式为Icharge=1000V/RPROG。STAT1和STAT2引脚可驱动LED指示充电状态,需加上拉电阻。THERM引脚上的NTC热敏电阻应靠近电池放置以准确监测温度。MCP73833T-AMI/UN以其紧凑的封装、简单的应用电路和全面的保护功能,成为单节锂离子/聚合物电池充电管理的理想选择。。
MCP73833T-AMI/UN芯片DigiKey链接:https://www.digikey.cn/zh/products/detail/diodes-incorporated/PAM8302AADCR/4033280
原理图和PCB模块介绍
原理图
PCB
设计时需注意PCB布局,建议VDD和VBAT引脚使用较宽走线,PROG引脚的电阻应靠近芯片放置,同时考虑散热问题。。
3D效果图
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
类型 | 锂电池充电模块 |
核心芯片 | MCP73833T |
板卡尺寸 | 25mm x 20mm |
输入电压 | 5V |
电池数 | 1 |
管脚定义
电池接口:
管脚属性 | 管脚名 | 管脚编号 |
P | GND | U2-1 |
P | VOUT | U2-2 |
板上设置及标识
标记 | 名称 | 默认状态 | 描述 |
LED1 | STAT1 | 灭 | 充电状态1 |
LED2 | STAT1 | 灭 | 充电状态2 |
LED3 | PG | 灭 | 供电状态 |
eZ-PLM上新建物料和项目的截图
我们使用了eZ-PLM系统进行项目管理,上传了自己的工程文件,每次上传都会要求修改保存记录各个版本,也可随时查阅。物料管理,项目管理,BOM自动提取,还是非常的方便的。
物料添加展示图
项目详情图
心得体会
本次的任务是锂电池充电模块,我们参看了不少的demo设计,最好选择了这款芯片,实际上也是应用比较多的芯片,根据数据手册进行外部引脚的基本配置,后续配置可以通过更换阻值进行更改。