本文将介绍如何使用HVPAK SLG47105设计一个简单的电池充电器。所设计的充电器采用恒流/恒压(CC/CV)的方式，是一种高效开关模式的电池充电器，适用于单节至两节锂离子电池或锂聚合物电池的应用。该充电器还包括有安全操作定时器、欠压保护、过流保护和热保护。
CC/CV电池充电方式是在充电初始阶段采用恒流充电，在充电后期当电池达到设定的充电量时切换到恒压充电的过程。
CC/CV电池充电方式的优点包括：
这种设计还有一个预充电的阶段。这是电池充电过程的第一步，用来减少将用完的电池连接到电源时的初始充电电流。
在放电的过程中，由于电池失去了电势差，内阻可能会很高。当这种被用完的电池连接到充电器时，高充电电流会导致电池端子上产生高电压，从而引发电弧并损坏电池端子或电池。
因此，预充电阶段会运用一开始有限的充电电流充电，而该电流会随着时间的推移稳定的增加，从而避免此类问题。这使得电池可以逐渐的充满电能，因而减少高电流对电池的影响。
预充电阶段普遍地用于电池充电器，特别是汽车充电器和大型电池系统的充电器。它有助于确保电池充电的安全和高效，保护电池在充电初期免受可能发生的损害。
图1显示了锂离子电池的充电曲线。
图1：锂离子电池充电曲线
图2所示为操作流程图。
图2：操作流程图
充电器还有一个LED来提示该充电过程：
图3显示了GreenPAK设计。完整的设计文件可以点击这里获得。
图3：CC/CV电池充电器GreenPAK设计
如果Vusb被连接，PIN3会检测到它并给ACMP0H上电。ACMP0H检查VDD电压电平：如果高于4.5V，则输出为高电平，所有进程都可以启动。
然后ACMP1H检查Vbat电压。DFF4的输出为高电平，因此没有分压器连接到PIN20(ACMP1H的IN+源)。如果Vbat低于3V，则预充电阶段开始。PWM0发送电流，CCMP0控制电流。在这种情况下，PWM0宏单元的上/下输入为低电平，这意味着我们将从160mV开始为CCMP0 Vref充电(图4)。因此，CCMP0保持约90mA的电流。
只要ACMP1H输出为高电平(Vbat高于3V)，DFF4输出就会变为低电平，并且分压器连接到PIN20。恒流阶段开始。在这种情况下，ACMP0H会对4.2V进行比较(不是第一种情况中的3V)。PWM0的上/下输入为高电平，因此CCMP0 Vref为960mV，产生的电流约为550mA。请注意，这些电流限制可以通过改变reg文件中的Vref值或改变连接到引脚5(Sense A)的电阻来改变。
这个CC阶段持续到电池电压达到4.2V(ACMP1H输出为高电平)。然后恒流阶段停止，恒压阶段开始。在这种情况下，ACMP1H控制电压恒定为4.2V，CCMP1只是检查并保持电流递减且低于90mA的IBF，直到电池完全充满。当电池充满电时，充电过程停止，所有相应的模块都处于睡眠模式(CHG_Sleep为高电平)。
图4：CCMP1 Vref 的reg文件数据
此外，一旦检测到Vusb，CNT0/DLY0就会设置安全操作定时器。如果在此期间充电未完成，则CHG_Sleep转为高电平，系统就会断电。该时间由CNT0/DLY0设置，并且可以根据充电器设置和电池类型进行更改。
注：本设计描述了如何为单节电池创建一个CC/CV电池充电器。如果需要为两节电池创建充电器，请务必将VDD2增加到至少10V，并调整分压器来检查Vbat为8.4V(一节电池为4.2V)。
图5-7分别显示了预充电、恒流和恒压阶段的充电过程。蓝色代表引脚7和引脚8的输出，红色代表Vbat+，绿色代表引脚5(Sense A)。
图5：预充电阶段
图6：恒流阶段
图7：恒压阶段
(原文刊登于EDN姊妹网站Power Electronics News，参考链接：How to Build a CC/CV Battery Charger，由Ricardo Xie编译。)
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