摘要
许多电池供电设备都需要实时调节不同操作模式下的充电电流，从而实现性能的调整。例如，许多电池制造商要求针对不同温度设定不同的充电电流水平，以保证电池安全。因此，能够实时调节充电电流的方法将十分有用。
MP2659可以通过连接在 ISET 引脚和 AGND 之间的电阻器(RISET)来调节其充电电流。本应用说明将详细介绍如何通过微控制器 (MCU) 来实时调节 MP2659 的充电电流。文章将介绍 MP2659并阐明 RISET 和充电电流之间的关系，同时提供充电电流实时调节的设计指南，并给出设计实例。
1. 简介
MP2659是一款高度集成的开关充电器，专为 3 节至 6 节串联锂离子或锂聚合物电池组应用而设计。该器件支持具有不同电池调节电压的多种电池化学成分，并可通过 ISET 引脚和 AGND 之间连接的电阻(RISET)来调节充电电流。(RISET)与充电电流之间的关系可以用公式（1）来表示：
图 1 显示了 MP2659 的标准原理图。
图1: MP2659应用原理图
尽管通过RISET可以调节充电电流，但用这种方法进行实时调节并不可靠；而通过MCU 的 PWM信号实时调节充电电流，其可靠性更高。
2. 调节方法详述
MP2659 通过 ISET 引脚读取不同的电阻值来调节充电电流。由于ISET 引脚始终保持 1.2V 的恒定电压，因此可以通过改变 ISET 引脚和 AGND 之间的等效电阻来调节充电电流。而等效电阻的改变则可以通过修改 MCU 的 PWM 占空比来实现。
图 2：ISET 引脚等效电路
2.1 方法概述
图 3 显示了MP2659 的 ISET 引脚连接等效电阻时，如何构建设计。
图3: 等效电阻设计电路
PWM 信号具有可控占空比。该信号由 MCU 生成，并通过RC 滤波器（由 R2、R3和 CISET组成）将 PWM 信号过滤为直流信号。 ISET 引脚和 AGND 之间的等效电阻(REQ)可以通过公式 (2)来计算：
其中DUTY为PWM占空比，VM_PWM为PWM的幅值（与MCU供电电压相同，约为3.3V）。G123可以通过公式（3）来估算：
对公式 1、2 和 3而言，REQ必须超过0Ω。因为当 REQ低于0Ω时，ICHG = 0A。表 1 列出了不同 PWM 输入条件下的充电电流。
表1: 充电电流与PWM输入
| PWM 输入 | PPWM 占空比 | 充电电流 |
|---|---|---|
| GND | 0% | 96(kΩ)/(R1+R2//R3) |
| 逻辑高 | 100% | 0A |
| PWM 占空比 | 0% 至 MAX_DUTY (1) | 线性调节充电电流 |
| 浮空 | N/A | 96(kΩ)/(R1+R2) |
说明：
- MAX_DUTY 是充电电流降至 0A 时的最大 PWM 占空比。建议在80%左右。
2.2 参数相关设计指南
基于以上分析，参数(R1、R2、R3、CISET)可以按照以下准则进行设计：
- 最大充电电流对应的等效电阻为RMAX_ICHG，可通过公式（4）来计算：
- 选择合适的 R1，可用公式 (5) 来估算：
- 然后再用公式(6) 来计算 R2 和 R3：
- 选择合适的 CISET以将 PWM 信号过滤为 DC 信号，CISET可用公式（7）来估算：
其中fFILTER为RC滤波器的截止频率，建议取值在10Hz左右；fPWM为PWM频率，建议取值在1kHz以上。
3. 设计实例
本节内容将演示如何成功设计参数，并在 MAX_ICHG = 2.7A、MAX_DUTY = 80%、VM_PWM = 3.3V且fPWM = 2kHz条件下实时调节充电电流。
3.1 设计过程
- 使用公式 (8) 计算RMAX_ICHG：
- 选择 R1 = 20kΩ。
- 使用公式 (6) 计算 R2 = 33kΩ，R3 = 27kΩ。
- 设置CISET = 1μF 以将 PWM 信号过滤为直流信号。
3.2 设计结果
根据上面确定的参数构建演示板，以验证本应用说明中所提方法的有效性。图 4 显示了演示板的原理图。
图 4：MP2659 充电电流调节应用演示板原理图
根据演示板的测试结果（测试条件：VIN = 16V、VBATT = 12V、VM_PWM = 3.3V 和 fPWM = 2kHz)可以看出，充电电流与PWM占空比之间呈线性关系，且占空比在 0% 至 82% 的宽范围内，如图 5所示。
图 5：充电电流与 PWM 占空比的线性关系
当充电电流变化时，MP2659不会出现过冲或下冲，如图 6所示。此外，图 7还展示了该器件正常的启动与关断。
所有测试结果均表明了本应用说明中介绍的设计方法有效。
图6: 充电电流在 0.5A 和 2.4A 之间转换
图 7：MP2659 开/关应用波形（PWM Duty = 50%）
4. 结语
充电性能可通过调节充电电流得到优化。本应用说明提出了一种利用MCU实时调整MP2659充电电流的方法，同时提供了设计实例，并用测试结果验证了这种充电电流法的有效性。
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