锂电池充电器LCD电量显示驱动方案

目前的充电器应用中，比较普遍的显示功能是通过LED或LCD灯的亮、暗、闪烁等状态来表示是否充电以及电池是否充饱。在充电的过程中，客户只能看到两个状态，充满和未充满。而无法显示电池更加详细的电量信息，在遇到突发事件时，这个缺点经常带来很大的麻烦。比如，当充电器使用者急于了解电池何时能充满，或者电池目前充电到哪个阶段。有些情况下，知道电池已经充到20%还是80%对使用者来说是相当重要的。

针对上述问题，思旺电子开发出一款为锂电池充电器 (万能充/座充)设计的配套LCD/LED驱动电路SE9120，在显示电池电量的同时还能显示充电进度和电池充饱状态。下文将重点介绍SE9120的主要技术特点。

SE9120主要功能

SE9120主要功能包括电池电量检测及充电进度显示功能，能够通过电路内部自动判断电池极性，自动切换到电池正确的极性，解决用户在装载电池时需要人工判断电池极性的问题。在检测电池极性的同时，SE9120能够检测电池的电量，同时SE9120是第一款创新的用4位分段显示的方法，驱动4柱LCD屏，使用户可以查看电池电量的集成电路。配合SE9020的充电器方案应用中，在充电的同时也可以显示电池充电的进度，用4位分段显示电池充电的电量变化及最终充饱的状态。

SE9120是一款高智能的数模混合电路，该芯片采用数模混合方式，通过4位柱状显示LCD屏或LED屏，在显示电池电量的同时还能显示充电进度和电池充饱状态。SE9120的内部结构如图1所示。主要包括五大功能模块：基准电压单元；电池电量检测单元；显示逻辑单元；LCD驱动单元；LED背光驱动单元。

电池电量检测单元

SE9120通过电池电量检测单元中的B1电池电量信息单元，探测到电池两端的电压和电池的极性，然后自动转换电池极性，并将电池的电压传送给B2模数转换单元，然后模数控制单元将这个电池电量的信号，与内建精准的基准电压单元提供的参考电压进行比较，从而将模拟的电池电量信号，转换为数字信号，提供给后级电路。

显示逻辑单元

显示逻辑单元是整个电路的核心单元，该单元需要将前级输送的电池电量信息和其他检测信号进行逻辑判断，从而输出正确的逻辑信号给LCD驱动单元和LED背光驱动单元，显示逻辑单元又包括以下几个重要组成部分：C1-振荡器；C2-频率选择单元；C3-电池短路检测；C4-电源电池电压比较单元；C5-电池充饱检测。

其中，振荡器单元为整个系统提供振荡信号，由于LCD需要用开关信号控制，所以振荡器不仅为LCD提供基准的开关信号，还作为逻辑控制信号控制LCD的亮暗。频率选择单元将振荡器输入的信号进行整合，实现电池电量分段显示的功能：Vbat<3.7V，能量低于40%，LCD显示屏四个格全灭；3.7V4.0V，能量约为100%，LCD显示屏四个格全亮。

本方案采用变频技术，在显示充电进度时，每当一个bar停止闪烁时，对还在闪烁的其他bar调整频率。当只剩下一个bar闪烁时，闪烁占空比为50%。

电源电池电压比较单元通过比较电源与电池的电压，判断充电器是处在只接电池的状态还是充电状态，当只接电池的状态时，SE9120分段显示电池电量。在充电状态下，SE9120会控制LCD滚动显示。具体分为以下几种情况：Vbat<3.7V，能量低于40%，LCD四格滚动显示；

3.7V4.0V且C5电池充饱检测单元检测到电池已经充满，能量约为100%，LCD显示屏四个格全亮。

LCD驱动单元

该单元不仅是给LCD屏一个驱动，此外，SE9120还解决了传统方案中，通过单边驱动LCD的方法导致低电压时LCD显示亮度不足的问题。SE9120采用创新的双边驱动LCD方法使得电压较低时仍能够保持较高的LCD亮度。

LED背光驱动单元

该单元智能控制LED背光功能，当只接电池时，可自动关闭LED蓝色背光，因而达到了省电的功效，同时也减少了电池的消耗。

图1 SE9120内部结构

崔庆

IC设计工程师

北京思旺电子技术有限公司