引言

本方案為低功耗應用解決了一個非常特殊的電池備份問題。當12VDC電源中斷時，用戶需要一個集成方案，為備份電池提供充電和電源切換。當電壓下降至3.0V時，尤其需要一個斷開電池的途徑，這里不考慮電量計管理問題。

應該說市場上有大量方案可以解決負載供電和充電問題。然而，這里討論的設計非常容易實現，而且可以獨立工作，無需微控制器，設計靈活、成本低。該方案采用模擬電路實現，無需編程。占用非常小的PCB面積，可滿足空間受限應用的要求。

該設計的靈感來源于射頻（RF）系統。實際上，該電路對于任何低功耗移動裝置（例如，定期發射無線信號的裝置）非常有用。大多數USB充電器支持4V-7V供電，高于7V的輸入可能損壞電路。本設計在輸入電壓低于7V時工作，可承受高達28V的輸入電壓，支持USB供電。電路利用USB電源對單節鋰離子（Li+）電池充電，同時為低功耗設備提供備份電源。

設計指標

該設計假設利用12VDC電源進行充電。電路（圖1）包括單節電池線性充電器，通過直流電源為單節Li+電池充電。電源在為單節電池充電的同時提供負載供電，電路采用電阻限流。最大電流通過電阻設置（-20°C至+50°C時為50mA，-40°C至+85°C時為10mA），電流優先用于驅動負載。當負載不需要滿載電流時（400mA），剩余電流用于為電池充電。沒有直流電源供電，電池電壓降至用戶規定電平時，電壓監測器可以控制超低電阻開關，將電池從負載斷開。該操作可避免電池深度放電。


圖1

U1 （MAX8814）為線性Li+電池充電器，支持4.25V至7V供電，覆蓋USB供電范圍。U1輸入可承受高達28V耐壓，但當直流電源超過7V時禁止U1輸出。U1的充電電壓在出廠時設置為固定4.2V.最大充電電流可由用戶調節：ICHARGE = 1596V/ RSET.RSET為2.8kΩ時，最大充電電流為570mA.U2 （MAX9646）低功耗比較器內部集成0.2V基準，基準電壓連接至同相輸入端用于監測電池電壓，提供推挽輸出，VTRIP為0.2V×（R1 + R2）/R2.R1 = 82.5kΩ及R2 = 5kΩ時，觸發電壓為3.5V.當電池電壓下降至3.5V時，U2輸出控制關斷0.01Ω電池開關U3 （MAX14680），將電池從負載斷開。

U1封裝大小為2mm x 2mm，U2封裝為1mm x 1mm，U3為1.3mm x 1.7mm，所以電路非常節省空間，只需要5個外部元件。