电源管理（1）——NXE2000电源管理芯片锂电池充电简析

NXE2000是飞凌 OKxx18平台上面用到的电源管理芯片，具有电源管理和充电管理的功能。之前做了这个片子的充电管理的项目，简单分析记录。现在这个片子已经停产了，后续的型号时NXE2001，驱动上做到了兼容。

芯片USB充电部分框图、引脚

ILP				Sense resistance connection pin for limit current monitor(+)
ILM				Sense resistance connection pin for limit current monitor(+)
VSYS1			System power supply
VSYS2			System power supply
VBAT1			Li-ion battery input/output
VBAT2			Li-ion battery input/output
ICP				Sense resistance connection pin for charge current monitor (+)
ICM				Sense resistance connection pin for charge current monitor (-)

ILP、ILP之间接20毫欧电阻，ICP、ICM之间接20毫欧电阻，这两个电阻是很重要的，用于电流限制的检测和充电电流的检测。不接入的话，整个充电过程是无法正常工作的。

锂电池充电框图

充电控制逻辑单元(Charge Control Logic)控制的FET Control模块控制MOS管的导通状况，进而对充电电流进行控制，FET Control模块通过控制MOS管栅极的电压控制了这个整个充电过程。不同的充电阶段阶段对应不同的充电电流、对应不同的MOS管导通情况。

当充电电流过小时，或者系统瞬时电流过大，充电电流不足以负担系统负载，PMU会控制进入尖峰辅助模式。

电池的充电曲线

1、USBDET是usb充电线的连接状态：no attach，attach。
2、VINDET是充电电压的检测状态：L（没有），H（检测到充电电压）。
3、Charging State是充电过程中的不同的充电状态：CHG OFF，Charge Ready，Trickle Charge（涓流充电），Rapid Charge（快速充电），Charge Complete。
Rapid Charge阶段又分为CC Charge和CV Charge，分别是Constant Current Charge（恒流充电）和Constant Voltage Charge（恒压充电）。
4、Battery condition是电池的状态：Dead Battery，Weak Battery，Good Battery。对应了电池中电量的状态。
5、红线是VSYS voltage的状态，蓝线是电池电压的状态

充电流程

When [USBDET] is detected by the external power supply to VUSBA / VUSB (hereafter called VUSB) pin, this PMU moves into Charge Ready state and starts to regulate VSYS output.
After detecting the battery’s connection, this PMU moves into Trickle Charge.
In Trickle Charge, this PMU starts 40 minutes timer and charges the battery with 40mA current for Dead battery, or with 85mA current for Weak battery.
If the battery reaches to Good battery voltage before the timer exceeds 40-min, this PMU changes the state from Trickle Charge to Rapid Charge.

图片的涓流充电过程和恒流充电过程充电的电流都是恒定的，恒压充电阶段充电电流逐渐减小。

充电保护机制

1、电池处于亏电状态（Dead Battery、Weak Battery），充电控制单元采用涓流充电+定时器的模式对电池进行恢复性充电，不会马上进入大电流充电模式。
2、电池充满电以后，充电控制逻辑单元会停止充电，当电池电压低于设置的重新充电的电压值时，才会重新恢复充电。
以上两点可以通过寄存器调整VWEAK、VDEAD、VRCHG这些电压值。

启动保护机制

对于亏电的电池在充电启动的过程中可以启用充电启动保护机制。