太阳能充电电路资料

如韵电子CONSONANCE可用太阳能板供电的锂电池充电管理芯片CN3083概述：CN3083是可以用太阳能板供电的单节锂电池充电管理芯片。该器件内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管。内部的8位模拟-数字转换电路，能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，用户不需要考虑最坏情况，可最大限度地利用输入电压源的电流输出能力，非常适合利用太阳能板等电流输出能力有限的电压源供电的锂电池充电应用。CN3083只需要极少的外围元器件，并且符合USB总线技术规范，非常适合于便携式应用的领域。热调制电路可以在器件的功耗比较大或者环境温度比较高的时候将芯片温度控制在安全范围内。内部固定的恒压充电电压为4.2V，也可以通过一个外部的电阻调节。充电电流通过一个外部电阻设置。当输入电压掉电时，CN3083自动进入低功耗的睡眠模式，此时电池的电流消耗小于3微安。其它功能包括输入电压过低锁存，自动再充电，电池温度监控以及充电状态/充电结束状态指示等功能。CN3083采用散热增强型的8管脚小外形封装(SOP8)。应用：太阳能充电器利用太阳能板充电的应用输入电压源电流输出能力有限的应用电子词典便携式设备各种充电器特点：内部集成有8位模拟-数字转换电路，能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流可利用太阳能板等输出电流能力有限的电压源供电的锂电池充电应用输入电压范围：4.4V到6V片内功率晶体管不需要外部阻流二极管和电流检测电阻恒压充电电压4.2V，也可通过一个外部电阻调节为了激活深度放电的电池和减小功耗，在电池电压较低时采用涓流充电模式可设置的持续恒流充电电流可达600mA采用恒流/恒压/恒温模式充电，既可以使充电电流最大化，又可以防止芯片过热电源电压掉电时自动进入低功耗的睡眠模式充电状态和充电结束状态双指示输出C/10充电结束检测自动再充电电池温度监测功能封装形式SOP8无铅产品管脚排列：TEMPFBGNDISETVINCN308312345678BATCHOK应用电路：VINFB红色LEDBATCN30834.7uFBat+ISETGNDTEMPBat-RISET输入电压4.4V到6V电池21537846330绿色LED22uFNTCR1CHOK图1典型应用电路（恒压充电电压4.2V）VINFB红色LEDBATCN30834.7uFBat+ISETGNDTEMPBat-RISET输入电压4.4V到6V电池21537846330绿色LED22uFRxCHOK图2应用电路（利用外接电阻调整恒压充电电压）在图2中，电池正极的恒压充电电压为：Vbat＝4.2＋3.04×10-6×RxREV1.02其中，Vbat的单位是伏特Rx的单位是欧姆注：当使用外部电阻调整恒压充电电压时，由于芯片内部和外部的温度不一致及芯片生产时的工艺偏差等原因，可能导致输出电压的精度变差和温度系数变大。功能框图：IrefGNDTEMPISETBAT+-+-+-VINTdie115CTampVampIampVrefcontrolUVLOTEMPComparatorTerminationComparatorRechargeComparatorFBDecoderandSwitchMatrix8-bitADCVINCHOK图3功能框图REV1.03REV1.04管脚功能描述序号名称功能描述1TEMP电池温度检测输入端。将TEMP管脚接到电池的温度传感器的输出端。如果TEMP管脚的电压小于输入电压的46%×VIN超过0.15秒，意味着电池温度过低或过高，则充电将被暂停。如果TEMP大于输入电压的46%×VIN超过0.15秒，则电池故障状态将被清除，充电将继续。如果将TEMP管脚接到地，电池温度监测功能将被禁止。2ISET恒流充电电流设置和充电电流监测端。从ISET管脚连接一个外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充电阶段，此管脚的电压被调制在0.2V；在恒流充电阶段，此管脚的电压被调制在2V。在充电状态的所有模式，此管脚的电压都可以根据下面的公式来监测充电电流：ICH=(VISET×900)／RISET3GND电源地4VIN输入电压正输入端。此管脚的电压为内部电路的工作电源。当VIN与BAT管脚的电压差小于20mV时，CN3083将进入低功耗的睡眠模式，此时BAT管脚的电流小于3µA。5BAT电池连接端。将电池的正端连接到此管脚。在电源电压低于电源电压过低锁存阈值或者睡眠模式，BAT管脚的电流小于3µA。BAT管脚向电池提供充电电流和恒压充电电压。6OK漏极开路输出的充电结束状态指示端。当充电结束时，OK管脚被内部开关拉到低电平，表示充电已经结束；否则OK管脚处于高阻态。7CH漏极开路输出的充电状态指示端。当充电器向电池充电时，CH管脚被内部开关拉到低电平，表示充电正在进行；否则CH管脚处于高阻态。8FB电池电压Kelvin检测输入端。此管脚可以Kelvin检测电池正极的电压，从而精确调制恒压充电时电池正极的电压，避免了从电池的正极到CN3083的BAT管脚之间的导线电阻或接触电阻等寄生电阻对充电的影响。如果在FB管脚和BAT管脚之间接一个电阻，可以调整恒压充电电压。极限参数管脚电压………………………－0.3Vto6.5V最高结温….…………………150℃BAT管脚短路持续时间………连续工作温度….………－40℃to85℃存储温度…...……－65℃to150℃热阻(SOP8)……………………TBD焊接温度（10秒）……...…..300℃超出以上所列的极限参数可能造成器件的永久损坏。以上给出的仅仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标将得不到保证，长期在这种条件下还会影响器件的可靠性。REV1.05电气参数：(VIN=5V,除非另外注明，TA=－40℃到85℃,典型值在环境温度为25℃时测得)参数符号测试条件最小典型最大单位输入电源电压VIN4.46V工作电流IVINBAT端无负载400650950µA电源电压过低锁存阈值VuvloVIN下降3.73.9V电源电压过低检测阈值迟滞Huvlo0.1V恒压充电电压VREGFB端连接到BAT端4.1584.24.242VRISET=3.6K,恒流充电模式400500600RISET=3.6K,VBAT＝2.4V255075mA电池连接端电流IBATVIN=0V,睡眠模式3µA预充电阈值预充电阈值VPREFB管脚电压上升2.933.1V预充电阈值迟滞HPRE0.1V充电结束阈值充电结束阈值VtermVIN4.45V，测ISET管脚的电压0.180.220.26V再充电阈值再充电阈值VRECHFB管脚电压VREG－0.15V睡眠模式睡眠模式阈值VSLPVIN下降测量电压差(VIN－VBAT)20mV睡眠模式解除阈值VSLPRVIN上升测量电压差(VIN－VBAT)50mVISET管脚VBAT3V，预充电模式0.2ISET管脚电压VISET恒流充电模式2.0VFB管脚FB输入电流1IFB1VFB=3.6V，正常充电状态1.836µAFB输入电流2IFB2VINVuvlo或VINVBAT1µATEMP管脚阈值VTEMP43.54648.5%VIN输入电流TEMP到VIN或到地端的电流0.5µACH管脚CH下拉电流ICHVCH=0.3V，充电状态10mACH漏电流VCH=6V，充电结束状态1µAOK管脚OK下拉电流IOKVOK=0.3V，充电结束状态10mAOK漏电流VOK=6V，充电状态1µA详细描述CN3083是专门为利用太阳能板等输出电流能力有限的输入电压源对单节锂电池进行充电管理的芯片，芯片内部的功率晶体管对电池进行恒流和恒压充电。充电电流可以用外部电阻编程设定，最大持续充电电流可达600mA，不需要另加阻流二极管和电流检测电阻。CN3083内部集成有8位模拟-数字转换电路，能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，用户不需要考虑最坏情况，可根据输入电压源的最大电流输出能力设置充电电流，最大限度地利用了输入电压源的电流输出能力，非常适合利用太阳能板等输出电流有限的电压源供电的锂电池充电应用。CN3083包含两个漏极开路输出的状态指示输出端，充电状态指示端CH和充电结束指示输出端OK。芯片内部的功率管理电路在芯片的结温超过115℃时自动降低充电电流，这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功率处理能力，不用担心芯片过热而损坏芯片或者外部元器件。这样，用户在设计充电电流时，可以不用考虑最坏情况，而只是根据典型情况进行设计就可以了，因为在最坏情况下，CN3083会自动减小充电电流。当输入电压大于低电压检测阈值和电池端电压时，CN3083开始对电池充电，CH管脚输出低电平，表示充电正在进行。如果电池电压Kelvin检测输入端(FB)的电压低于3V，充电器用小电流对电池进行预充电。当电池电压Kelvin检测输入端(FB)的电压超过3V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由ISET管脚和GND之间的电阻RISET确定。当电池电压Kelvin检测输入端(FB)的电压接近电池端调制电压时，充电电流逐渐减小，CN3083进入恒压充电模式。当输入电压大于4.45V，并且充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，CH端输出高阻态，OK端输出低电平，表示充电周期结束，充电结束阈值是恒流充电电流的10%。如果要开始新的充电周期，只要将输入电压断电，然后再上电就可以了。当电池电压Kelvin检测输入端(FB)的电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。芯片内部的高精度的电压基准源，误差放大器和电阻分压网络确保电池端调制电压的误差在±1%以内，满足了电池的要求。当输入电压掉电或者输入电压低于电池电压时，充电器进入低功耗的睡眠模式，电池端消耗的电流小于3uA，从而增加了待机时间。上述充电过程如图4所示：涓流充电恒流充电恒压充电充电结束充电电流充电电压3V4.2V图4充电过程示意图应用信息电源低电压锁存(UVLO)CN3083内部有电源电压检测电路，当电源电压低于电源电压过低阈值时，芯片处于关断状态，充电也被禁止。睡眠模式CN3083内部有睡眠状态比较器，当输入电压VIN低于电池端电压加20mv时，充电器处于睡眠模式；只有当输入电压VIN上升到电池端电压50mv以上时，充电器才离开睡眠模式，进入正常工作状态。REV1.06输入电压源限流模式当CN3083输入电压源的电流输出能力（带负载能力）小于第2管脚的电阻RISET所设置的充电电流时，器件内部的8位模拟-数字转换电路根据输入电压源的电流输出能力自动控制充电电流，此时实际充电电流可能小于第2管脚的电阻RISET所设置的充电电流，但是在保证CN3083第4管脚VIN的电压不低于最小工作电压的前提下，能够使得充电电流最大化，这就是输入电压源限流模式。在这种模式下用户不需要考虑最坏情况，只要根据输入电压源的最大电流输出能力设置充电电流就可以了，所以非常适合利用太阳能板等电流输出能力有限的电压源对锂电池进行充电的应用。充电结束在恒压充电状态，当施加在CN3083的第4管脚VIN的电压大于4.45V，并且当充电电流小于所设置的恒流充电电流的1/10时，充电周期结束。在输入电压源限流模式，即使充电电流小于所设置的恒流充电电流的1/10，充电也将继续，不会结束。这样可以保证即使在输入电压源的电流输出能力很微弱的情况下，也能为电池充电。预充电状态在充电周期的开始，如果电池电压Kelvin检测输入端(FB)的电压低于3V，充电器处于预充电状态，充电器以恒流充电模式充电电流的10%对电池进行充电。电池电压Kelvin检测CN3083有一个电池电压Kelvin检测输入端(FB)，此管脚通过芯片内部的精密电阻分压网络连接到恒压充电的误差放大器。FB管脚可以直接连接到电池的正极，这样可有效避免电池正极和CN3083的第5管脚BAT之间的寄生电阻（包括导线电阻，接