TP5100-高压单双节-内置2A

TP5100数据手册DATASHEETTP5100U2A开关降压8.4V/4.2V锂电池充电器芯片深圳市诚昌芯电子Add:深圳市福田区振华路高科德电子市场12125Tel:0755-8322693913510366763E-mail:[e-mail]51001111概述TP5100是一款开关降压型双节8.4V/单节4.2V锂电池充电管理芯片。其QFN16超小型封装与简单的外围电路，使得TP5100非常适用于便携式设备的大电流充电管理应用。同时，TP5100内置输入过流、欠压保护、芯片过温保护、短路保护、电池温度监控、电池反接保护。TP5100具有5V-18V宽输入电压，对电池充电分为涓流预充、恒流、恒压三个阶段，涓流预充电电流、恒流充电电流都通过外部电阻调整，最大充电电流达2A。TP5100采用频率400kHz的开关工作模式使它可以使用较小的外围器件，并在大电流充电中仍保持较小的发热量。TP5100内置功率PMOSFET、防倒灌电路，所以无需防倒灌肖特基二极管等外围保护。特性■双/单节8.4V/4.2V锂电池充电■内置功率MOSFET,开关型工作模式，器件发热少，外围简单■可编程充电电流，0.1A--2A■可编程预充电电流，10%--100%■无需外接防倒灌肖特基二极管■宽工作电压，最大达到18V■红绿LED充电状态指示■芯片温度保护，过流保护，欠压保护■电池温度保护、电池反接停机、短路保护■开关频率400KHz，可用电感20uH及以上■PWR_ON-电源、电池供电切换控制■小于1％的充电电压控制精度■涓流、恒流、恒压三段充电，保护电池■采用QFN164mm*4mm超小型封装绝对最大额定值■静态输入电源电压（VIN）：20V■BAT：-8.4V～20V■BAT短路持续时间：连续■最大结温：120℃■工作环境温度范围：-40℃～85℃■贮存温度范围：-65℃～125℃■引脚温度（焊接时间10秒）：260℃应用■便携式设备、各种充电器■智能手机、PDA、移动蜂窝电话■MP4、MP5播放器、平板电脑■航模■电动工具■对讲机典型应用图2TP5100为8.4V双节锂离子电池1.5A充电（150MA预充）应用示意图深圳市诚昌芯电子Add:深圳市福田区振华路高科德电子市场12125Tel:0755-8322693913510366763E-mail:[e-mail]51002222图1TP5100为4.2V单节锂离子电池1.5A充电（150MA预充）应用示意图封装////订购信息16引脚4mm*4mmQFN16封装顶视图（散热片接地）订单型号TP5100-QFN16器件标记TP5100实物图片Add:深圳市福田区振华路高科德电子市场12125Tel:0755-8322693913510366763E-mail:[e-mail]深圳市诚昌芯电子TP51003333TPTPTPTP5100510051005100功能方框图图3TP5100功能框图深圳市诚昌芯电子Add:深圳市福田区振华路高科德电子市场12125Tel:0755-8322693913510366763E-mail:[e-mail]51004444电特性表1TP5100电特性能参数凡注●表示该指标适合8.4V、4.2V模式，否则仅指8.4V，TRAR=25℃，VIN=12V，除特别注明。符号参数条件最小值典型值最大值单位VIN输入电源电压●4.51218VIRCC输入电源电流无电池模式，RRSR=0.1Ω待机模式（充电终止）停机模式（CS=GND，VRinRVRBATR，或VRinRVRUVR）●●●150120120120180140140140μAμAμAVRFLOAL充电截止电压4.2V锂离子电池4.1584.24.242V8.4V锂离子电池8.3168.48.484VIRBATBAT引脚电流:(电流模式测试条件是CS=VREG、电池=7.5V)RRS=0.1Ω，恒流模式RRSR=0.067Ω，恒流模式待机模式，VRBATR=8.4VVIN=0V，VRBATR=8.4V●●●●95014500010001500－1－111001600－1－1mAmAuAuAIRTRIKL涓流预充电电流RTRICK引脚接地1.2VVRBATRVRTRIKLR，RRSR=0.067●●80100120mAF振荡频率●350400500KHzDMAX最大占空比●100%DMIN最小占空比●0%VRTRIKL涓流充电门限电压（8.4V）涓流充电门限电压（4.2V）RRS=0.067Ω，VRBATR上升5.62.85.82.96.03.0VVRTRHYS涓流充电迟滞电压RRS=0.067Ω6080100mVVRUVVRINR欠压闭锁门限从VRINR低至高●3.53.63.8VVRUVHYSVRINR欠压闭锁迟滞●150200300mVVRASDVRINR-VRBATR闭锁门限电压VRINR从低到高VRINR从高到低6051003014050mVmVIRTERMC/10终止电流门限RRS=0.067Ω●80100120mACHRGV引脚输出低电压CHRGI=5mA●0.30.6VSTDBYV引脚输出低电平STDBYI=5mA●0.30.6VVRTEMP-HTEMP引脚高端关机电压●8082%*VREGVRTEMP-LTEMP引脚低端关机电压●4345%*VREGΔVRRECHRG再充电电池门限电压VRFLOATR-VRRECHRG●80150200mVTRLIM芯片保护温度110℃RRON功率FET“导通”电阻170mΩtRss软启动时间IRBATR=0至IRBATR=0.1V/Rs20uStRRECHARGE再充电比较器滤波时间VRBATR高至低0.81.84mStRTERM终止比较器滤波时间IRBATR降至CR/10以下0.81.84mS深圳市诚昌芯电子Add:深圳市福田区振华路高科德电子市场12125Tel:0755-8322693913510366763E-mail:[e-mail]51005555典型性能指标（CSCSCSCS设置为8.48.48.48.4VVVV锂电池充电模式）截止电压与电源电压关系截止电压与环境温度关系充电电流与电池电压关系效率与电源电压关系深圳市诚昌芯电子Add:深圳市福田区振华路高科德电子市场12125Tel:0755-8322693913510366763E-mail:[e-mail]51006666引脚功能VINVINVINVIN（引脚1111、4444、5555、16161616）：输入电压正输入端。此管脚的电压为内部电路的工作电源，VIN的变化范围在5V至18V之间，并通过一个10uF和0.1uF的电容进行旁路。当VIN和VRBATR压差低于30mv时，TP5100进入停机模式，从而使IRBATR降至1μA。LXLXLXLX（引脚2222、3333）：内置PMOSFET功率管漏极连接点。LX为TP5100的电流输出端与外部电感相连作为电池充电电流的输入端。PWR_ON-PWR_ON-PWR_ON-PWR_ON-((((引脚6)6)6)6)：电源切换控制引脚。当芯片接电源时，PWR_ON-被内部开关拉到低电平,驱动PMOS导通，当芯片不接电源时，PWR_ON-被内部开关拉到高电平为BAT端电池电压，驱动PMOS关断。此引脚可以用于电源供电切换，也可用作检测电源上电建立是否正常。GNDGNDGNDGND（引脚7777）：电源地。VSVSVSVS（引脚8888）：输出电流检测的正极输入端。BATBATBATBAT（引脚9999）：电池电压检测端。将电池的正端连接到此管脚。VREGVREGVREGVREG（引脚10101010）：内部电源。VREG是一个内部电源，它外接一个0.1uF旁路电容到地，可以最大驱动5mA。TSTSTSTS（引脚11111111）：电池温度检测输入端。将TS管脚接到电池的NTC（负温度系数热敏电阻）传感器的输出端。如果TS管脚的电压小于VREG的45%或者大于VREG电压的80%，意味着电池温度过低或过高，则充电被暂停。如果TS直接接GND，电池温度检测功能取消，其他充电功能正常。RTRICKRTRICKRTRICKRTRICK（引脚12121212）：涓流预充电流设置端。将RTRICK引脚接地则预充电电流为10%设置恒流，通过外接电阻可以设置预充电电流。如果RTRICK悬空则预充电电流等于恒流电流。CSCSCSCS（引脚13131313）：锂离子状态片选输入端。CS端高输入电平（VREG）将使TP5100处于锂离子电池充电8.4V关断电压状态。CS端悬空使TP5100处于锂离子电池4.2V关断电压状态。低输入电平使TP5100处于停机状态。CS端可以被TTL或者CMOS电平驱动控制。STDBYSTDBYSTDBYSTDBY（引脚14141414）：绿灯电池充电完成指示端。当电池充电完成时STDBY被内部开关拉到低电平，表示充电完成。除此之外，STDBY管脚将处于高阻态。CHRGCHRGCHRGCHRG（引脚15151515）：红灯充电中状态指示端。当充电器向电池充电时，CHRG管脚被内部开关拉到低电平，表示充电正在进行；否则CHRG管脚处于高阻态。Add:深圳市福田区振华路高科德电子市场12125Tel:0755-8322693913510366763E-mail:[e-mail]深圳市诚昌芯电子TP51007777工作原理TP5100是专门为双节8.4V/单节4.2V锂离子电池而设计的开关型大电流充电器芯片，利用芯片内部的功率晶体管对电池进行涓流、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2A，不需要另加防倒灌二极管。TP5100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CHRG和电池充满状态指示输出端STDBY。芯片内部的功率管理电路在芯片的结温超过145℃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。当输入电压大于芯片启动阈值电压和芯片使能输入端接高电平（VREG）或者悬空时，TP5100开始对电池充电，CHRG管脚输出低电平，表示充电正在进行。如果双节锂离子电池电压低于5.8V（单节锂电子池电压低于2.9V），充电器用小电流对电池进行涓流预充电（预充电电流通过外接电阻可调）。恒流充电电流由VS管脚和VBAT管脚之间的电阻确定。当双节锂离子电池电压接近8.4V（单节锂离子电池接近4.2V）时，距离充电截止电压约50mV（根据不同的电路连接电阻与电池内阻电压不同），充电电流逐渐减小，TP5100进入恒压充电模式。当充电电流减小到截止电流时，充电周期结束，CHRG端输出高阻态，STDBY端输出低电位。当电池电压降到再充电阈值（双节锂离子电池8.1V/单节锂离子电池4.05V）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截止电压的精度在+-1%以内，满足了锂离子电池的充电要求。当输入电压掉电或输入电压低于电池电压时，充电器进入低功耗的停机模式，无需外接防倒灌二极管,电池从芯片的漏电接近1uA。充电截止电压选择TP5100具有双节/单节锂电池两种充电截止电压的选择。当CS端连接高电位VREG时，为8.4V双节锂离子电池充电标准，截止电压8.4V。当CS端悬空，为单节锂离子电池电池充电标准，截止电压4.2V。当将CS端接低电平GND时，充电器停止充电。TP5100的CS端的复合设计，可以通过外部控制决定TP5100处于充电模式与停机模式的切换。当CS端悬空，表示TP5100为单节锂离子电池充电。8.4V双节锂离子电池充电状态与停机模式的切换。如图4所示，通过一个开漏输出端口与CS端连接，如果NMOS管栅极输入低电平，N1截止，