基于CN3703芯片的3串锂电池(18650)充电管理方案

电路详细工作原理分析

这个电路是一个基于U1(CN3703)的3串锂电池(18650)充电管理方案,集成了降压型开关充电、电池状态检测和保护功能。

1. 输入与电源滤波

  • 输入部分:D1是外部直流电源接口(DC 5.5×2.1MM),输入电压范围为5V。

  • 滤波电路:C2(10μF)和C3(10μF)为输入电容,用于滤除输入电源的纹波,为芯片和后级电路提供稳定的直流电压。

2. 核心控制芯片 CN3703

CN3703是一款专为多串锂电池设计的降压型开关充电控制器,支持3节锂电池串联充电,具备恒流/恒压充电模式、电池温度检测、充电状态指示等功能。

主要功能引脚解析

  • VCC(15脚):芯片供电端,

  • CHRG(4脚)/DONE(5脚):充电状态输出引脚。

  • CHRG:低电平时表示正在充电,驱动LED1亮灯。

  • DONE:低电平时表示充电完成,驱动LED2亮灯。

  • CSP(13脚)/BAT(14脚):用于检测电池电压和充电电流,实现恒流/恒压闭环控制。

  • TEMP(6脚)/EOC(7脚):

  • TEMP:连接NTC热敏电阻(R5),实现电池温度检测,防止高温/低温充电。

  • EOC:通过R6(10k)设置充电结束电流阈值。

  • COM1-COM3(8-10脚):电池组分压检测引脚,配合R4(120R)和C4-C6电容组成的分压网络,检测3节串联电池的总电压,实现均衡充电和过压保护。

  • DRV(16脚):驱动外部MOS管Q1的栅极,控制开关充电回路的通断。

3. 开关充电回路

这是典型的同步整流降压充电拓扑:

  • 功率开关:Q1(IRF9Z34N,PMOS)是主开关管,由CN3703的DRV引脚驱动。

  • 储能与续流:L1(20μH)是储能电感,D2(SS36)和D3(SS36)组成同步整流续流回路,在Q1关断时为电感电流提供通路,提升充电效率。

  • 输出滤波:L2(22nH)和C1(10μF)组成LC滤波网络,降低充电电流纹波,保护电池。

  • 电流检测:R1(0.1Ω)是电流采样电阻,用于检测充电电流,反馈给CN3703实现恒流控制。

4. 充电流程

  1. 恒流充电阶段:当电池电压低于设定的恒压值时,芯片控制Q1高频开关,以恒定电流向电池充电。此时CHRG引脚输出低电平,LED2点亮。

  2. 恒压充电阶段:当电池电压接近恒压值(3串锂电池约12.6V)时,充电电流逐渐减小,进入恒压模式。

  3. 充电结束阶段:当充电电流下降到EOC引脚设定的阈值时,DONE引脚输出低电平,LED3点亮,充电结束。

5. 电池保护与状态指示

  • 温度保护:R5是NTC热敏电阻,贴在电池表面。当电池温度过高或过低时,CN3703会自动暂停充电,保护电池安全。

  • 电压均衡:COM1-COM3引脚检测每节电池的电压,通过内部电路实现电池间的电压均衡,避免单节电池过充或欠充。

  • 状态指示:LED1指示充电中,LED2指示充电完成。

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