Cypress CY8C29x66 Manuel D’Utilisation

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Power Management - Low-Cost, Two-Cell  
Li-Ion/Li-Pol Battery Charger with  
Cell-Balancing Support 
 
November 25, 2007 
Document No. 001-17394 Rev. *B 
 - 1 - 
AN2309 
Author: Oleksandr Karpin 
Associated Project: Yes  
Associated Part Family: CY8C24x23A, CY8C24794, CY8C27x43, CY8C29x66 
Software Version: PSoC Designer
™ 5.0 SP1 
Associated Application Notes: 
Application Note Abstract 
This application note describes a low  cost,  two-cell Li-Ion/Li-Pol battery  charger. An  effective cell-balancing algorithm during 
both  charge  and  discharge  phases  is  presented.  This  charger  can  be  used  either  as  a  standalone  application  to  charge  a 
battery pack with two serial connected Li-Ion/Li-Pol batteries or embedded in residential, office, and industrial applications. 
 
 
 
Introduction 
A  modern  portable  system  requires  more  operating  voltage 
than a single-cell Lithium-ion (Li-Ion) or Lithium-polymer (Li-
Pol)  battery  can  provide.  A  serial  connection  results  in  a 
pack  voltage  equal  to  the  sum  of  the  cell  voltages.  To 
increase  the  battery  pack  capacity,  the  cells  are  connected 
in  parallel.  For  many  applications,  two  cells  in  series  are 
sufficient,  with  one  or  more  cells  in  parallel.  This 
combination gives nominal voltage and the necessary power 
for 
laptop 
computers 
and 
medical 
and 
industrial 
applications.  Problems  can  occur  when  the  cells  have 
different  capacities  or  charge  levels.  During  charging  or 
discharging,  the  cells  in  the  battery  pack  do  not  have 
matched  voltage  every  cell.  Therefore,  the  battery  pack  is 
not balanced. The unbalanced charge between cells causes 
the following problems:  
 
Reduced overall battery pack capacity to the value of 
the cell with the least capacity. During the charge 
process, this cell reaches the maximum charge level 
before the other cells, and during the discharge process 
this cell is depleted before the other cells in the pack.  
 
Reduced overall battery pack life. The charge or 
discharge of cells at different values increases pack 
imbalance.  
 
Cell damage, which occurs if the charger monitors only 
the summary voltage. For example, if the lower cell has 
a capacity deficiency of at least 10 percent, its cell 
voltage begins to rise into the dangerous area above 
4.3 volts. This can result in additional degradation of the 
cell or a safety system response that greatly reduces 
pack capacity.  
This  application  note  describes  a  two-cell  Li-Ion/Li-Pol 
battery  charger.  An  effective  cell-balancing  algorithm  is 
designed.  It  avoids  the  issues  that  appear  in  battery  packs 
with  two  cells  in  series.  Through  modification  of  the 
configuration  parameters,  the  cell-balancing  algorithm  can 
easily  be  adapted  for  various  applications  and  selected 
batteries.  The  unique  architecture  of  the  PSoC
®
 
device 
provides  an  integrated  hardware  solution  for  a  two-cell 
battery  charger  and  a  flexible 
μC-based,  cell-balancing 
algorithm  with  minimal  external  components  at  a  very 
affordable  price.  The  CY8C24x23A  PSoC  device  family 
used  in  this  implementation  reduces  the  total  device  cost 
even further.  
When  you  want  to  use  algorithms for  the  latest  charging  or 
cell-balancing  technologies,  only  the  firmware  needs  to  be 
modified.  PSoC  Designer’s  in-circuit  and  self-programming 
capabilities make these operations simple.  
Specifications for a two-cell Li-Ion/Li-Pol battery charger with 
cell-balancing support are listed in 
on page 2.