HT4902T应用参考V1.1

华芯邦移动电源专用集成芯片HT4902应用参考一、公司简介华芯邦集团（深圳前海交易所：660760）总部位于深圳高新技术开发区中心，并于上海、北京和西安设立有研发和支持中心。华芯邦集团秉承“品质成就卓越，创新成就未来”的理念，为客户提供高品质的半导体芯片，产品涉及AC-DC、DC-DC、LED驱动、MOSFET、充电管理、锂电保护，广泛应用于适配器、开关电源、LED、移动电源、玩具等消费类电子和数码产品。二、HT4902原理和应用充电管理模块逻辑控制模块升压管理模块HT4902SOC华芯邦移动电源专用集成芯片HT4902是一款集成了充电管理模块、电量检测及LED指示模块、升压放电管理模块，完全取代目前市场上的充电管理IC+MCU+升压IC方案。产业发展电量指示模块脚位图及说明序号名称描述1LED手电2EXT_CH充电外扩3L1指示灯14L2指示灯25L3指示灯36L4指示灯47KEY按键8CE插入手机自动识别引脚9GND地10STB待机引脚11FB升压电压反馈12TS测试脚13EXTBOOST外置功率管驱动14LXBOOST电感峰值电流侦测15BTP电池正极16VDD外部输入直流5V内部框图L1电量检测BTPLED手电控制CEBTPKEYVDDBTP充电控制LXEXTEA1.25VFBBoost恒压恒流环路控制控制逻辑STBGndL2L3L4按键信号显示模式手机插拔检测EXT_CH上电检测内置电量检测，4灯指示模式，充电时跑马灯指示显示模式放电时，按按键电量指示灯显示当前锂电池电量，指示灯显示8S后关闭，电量指示灯单向递减线性充电模式，内置500mAMOSFET，可外扩三极管充电。支持对0V电池充电，涓流/恒流/恒压三段式充电。内置充电电流具有过温补偿充电外扩具有软开关功能升压电路使用外部MOSFET手机插入自动启动升压功能4KVESD检测短路或者过流保护信号后，关闭输出，需要按按键重启才能解锁高精度过流保护功能特性(1)升压具有软启动功能过流、短路保护处于充电状态时，若负载端有手机接入，则USB_IN掉电时，自动启动升压系统为手机充电固定开关频率500KHZ芯片待机功耗小于5uA，整机系统待机功耗可控制在20uA以下内置LED手电驱动电池过充、过放保护输出具有空载自动识别关机功能电池欠压保护具有锁存功能，必须充电才能解锁升压工作时，BTP3.2V后，L1闪烁报警，直至升压关闭或BTP3V自动关机功能特性(2)充电管理模块电量检测及LED指示模块升压模块控制模块功能模块介绍典型应用电路LED4LED3LED2LED1LED5K11234CN15V1AR743KR951KR851KR675KR3261KR482K12BatteryC31uFC5100uF1234USB_INVCCD-D+GNDVCCD-D+GNDB+B-C110uFL14.7uHQ1/Q28550R11K*C710uFD2SS34C21uFCSI2OC3TD4VSS6OD1VDD5U2DW01+S13G14D28S27D11S12S26G25Q6HT8205AC80.1uFR111KR10100RQ53904R12100KR50.1R*R131KLED1EXT_CH2L13L24L35L46KEY7CE8GND9STB10FB11TS12EXT13LX14BTP15VDD16U1HT4902TQ3-AHT9926Q3-BHT9926C410uFD1SS24R20.5R0.5W不要防反灌功能可以用R2代替D1R3,R4尽可能靠近FB脚C4,C7,D2,L1,Q3,R5尽可能紧凑用较粗的走线组成较小面积的环路布局C2,C3尽量靠近相应的引脚滤波后，再连到其他网络1.内置基准源2.内部MOSFET充电电流可达500mA3.电池电压低于2.8V具有预充电功能4.支持对0V电池充电5.三段式充电:涓流、恒流、恒压充电，保证电池可以充满到4.25V6.外扩外部充电，昀大可驱动2A的外部充电管;7.软开启、软关断外部驱动充电管理模块1.对移动电源内置电池电量检测，通过对应LED指示出来2.充电时驱动LED实现电池能量状态显示3.LED指示灯4灯跑马灯指示（浪涌）显示模式。4.Boost放电过程中，BAT=3.2V时,自动开始闪灯提示缺电状态;5.电压检测模式：充电时使用断线检测，使电池电压更准确，充电时连续充16S停顿检测电池电压一次，检测时间在512mS内；放电时进行在线检测无需断电操作。电量检测及LED指示模块（1）6、指示灯状态跑马灯指示方式电量检测及LED指示模块（2）1.内部基准1.25V，输出电压可调2.过流或短路自动关闭Boost3.驱动外部POWER-MOS，输出昀大电流值可调4.开关频率500KHz5.高达90%的转换效率6.输入电压范围：3-5V7.检测负载电流50mA后延时30秒进入待机模式,待机电流20uA8.软启动功能;9.手机插拔自动识别升压功能;10.处于充电态时，若负载端有手机接入，则在前级AC掉电时，自动启动升压系统为手机充电升压模块控制模块的主要功能是进行状态机的控制，从而在不同的状态下产生所需要的控制信号，来协调各个模块的工作。整个系统主要有三个模式：待机模式（standby），充电模式（charge），和升压模式（boost）控制模块1.过温保护功能2.手电筒功能：内置LED手电筒驱动，手电筒功能在充电或者升压阶段都有效其它功能介绍（1）3.按键功能：短按按键一下从待机状态唤醒，对内置电池电量检测；电量显示8S后关闭；连续按按键2下(见示意图)打开或者关闭LED手电功能；长按按键进入待机模式其它功能介绍（2）0.5s50mskey_one=14.待机模式：长按按键进入待机模式输出电流50mA30秒进入待机模式待机功耗控制在20uA内电池电压小于3V进入待机模式输出短路或者过流时进入待机模式其它功能介绍（3）1.电容的选择：HT4902只使用了一只电解电容，其余均为陶瓷电容升压部分的输入输出电容的使用非常重要，同整个电路的输出电压纹波，及对工作稳定性，转换效率有较大的影响。在大多数场合，要使用低ESR电容，如陶瓷电容和钽电解电容。如果使用高ESR电解电容，就需要仔细查看转换器频率补偿，并且可能需要在输出电路端加一额外的小容量的低ESR电容。其他小容量的电容，优先推荐陶瓷电容，体积小，ESR小，纹波抑制能力强直流耐压昀少是10V以上，陶瓷电容通常有2-3倍耐压余量，而电解电容余量少元器件选择（1）2.升压电路电感的选择：因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流，所以电感的选择是电压转换器设计的关键。等效串联电阻值低的电感，其功率转换效率昀佳。同时要对电感饱和电流额定值进行评测，使其略大于电路的稳态电感电流峰值，以留有余量。在结构尺寸允许的情况下，尽可能选体积稍大的电感，更能得到预期的效果３，功率电阻的选择电路中有些电阻承受的电流较大，比如R1,R5，要根据公式P=I2R计算所承受的功耗选择合适的封装。有些使用0欧电阻的客户，更要注意，因为0欧电阻也是有毫欧到数十毫欧级的阻值的，也是有承受电流的上限的。元器件选择（2）4.升压转换器要选快速恢复，正向压降低的肖特基二极管。使其温升低并且效率高。肖特基二极管平均电流值应大于电路昀大输出电流。肖特基二极管是整机温度昀高的元件，要充分利用焊盘的散热能力5.MOS管尽量选用内阻较小及导通电荷量较低的，这样开关损耗较小，同时详细计算所选择器件封装的热阻，并且做好散热处理，以免温升过高，否则得考虑多只并联，或使用更好的MOS管元器件选择（3）•PCBlayout是非常重要的工作，在这项工作里，我们要把原理图中的元件，系统、合理的安排到PCB相应的位置，并用合适的走线连接起来。•PCBlayout不仅仅是放元件，并且连通网络就完成了。应当在妥善的考虑到外壳的结构，元件的发热，元件承受的电流，电压，承受与被承受的干扰，及要达到参数性能指标情况下，进行昀优的元件摆放与走线。•PCBlayout前，一定要完全看懂电路图，充分的理解每个元件的作用，所承受的电流，电压，功耗大小，封装尺寸，以及对电路的组成进行分区，比如高电压与低电压，大电流与小电流，大信号与小信号，温度高还是温度低，分区后就利于元件的合理布局，每个网络该怎么走线连接以上参数弄明白了，layout过程中就心里有数，知道元件重要性的主次，走线重要性的主次，优先完成哪些部分的布局与走线PCBlayout准备工作PCBlayout基本常识•通常HT4902工作的PCB面积较小，而流过的电流通常达数安培，要优先使用铜厚1OZFR4PCB板，此时，1mm宽，100mm长的走线，电阻约50mΩ，如果该线是用来连接一个5V1A的USB输出端，将使效率降低1%•PCB不仅仅是支撑元件，及完成网络连接的作用，还可以完成散热，信号隔离，屏蔽等作作，要充分重视•一般情况下，走线按每安培1mm的线宽走线，如果不仅仅对电流有要求，还希望利用PCB的散热能力的，走线宽度应加大，甚至更大的面积铺铜•不要以为是双面板，就滥用过孔的连接能力，过多的引用过孔，不仅增加走线电阻，而且走线纹乱，导致信号变形。过孔数与布板质量成反比•一个内径0.4mm的过孔，分配的电流应当不超过0.5A，如果超过了这个电流，应当按比例增加并联过孔的数量，或者增大过孔内径PCBlayout电源与地线的处理•HT4902工作时，升压主回路部分电流大，干扰大，而取样，信号处理部分工作电流小，扰干扰能力弱，所以电源与地线要合理的处理小信号大信号VDD小信号大信号VDD√ו大信号与小信号的电源和地部分要分开，且要先经过滤波电容后再与其他部分的电源和地线接在一起，滤波电容尽可能靠近要滤波的引脚或区域•在右边的图中，由于大信号与小信号共用了粉红色地线，导致产生杂讯，干扰小信号部分的正常工作，大信号由于青色部分地线过长，工作稳定性也受到威协，过长的走线，导致线路损耗加剧，效率降低，增加干扰其他电路机会1.连到IC15脚和电感L1脚的走线需经电池正极后分开走线，他们各自由C3和C4完成自己环路的滤波。2.C2尽量靠近16脚，C3尽量靠近15脚，C2和C3电容的负极尽量用较粗较短的走线连到9脚，电源与地线的出入先经过电容再到IC管脚。3.C4,C7,D2,L1,Q3,R5等是功率环路，电流大，温度大，干扰也大，要求在考虑到散热前提下，尽可能把元件布局紧凑，形成较小的环路面积，并且用粗线连接，必要时铺铜处理4.分压电阻R3、R4尽量靠近IC的11脚放置,之间的走线尽量短，不需太粗，并远离电感等器件干扰源，R3的上端，一定要接在C5,C7之后。5.高频大电流部分按照1-2mm线宽每安培走线，过孔按0.5A每个过孔放置。6.输出电解电容需要稍远离高温元件D2，L1等，避免电解电容温度过高。PCBlayout注意事项（1）PCBlayout注意事项（2）主要电源和地线的连接与处理C31uFC21uFLED1EXT_CH2L13L24L35L46KEY7CE8GND9STB10FB11TS12EXT13LX14BTP15VDD16U1HT4902TC5100uFL14.7uHC710uFD2SS34R50.1R*Q3-AHT9926C410uFVBATVUSB_OUTINPUT1.充电部分（1）硬件调试注意事项（1）LED2LED112BatteryC31uF1234USB_INVCCD-D+GNDB+B-C110uFL14.7uHQ1/Q28550R11K*C7D2SS34C21uFC80.1uFR10100RLED1EXT_CH2L13L24EXT13LX14BTP15VDD16U1HT4902TQ3-AHT9926C410uFD1SS24R20.5R0.5W不要防反灌功能可以用R2代替D1C用C2,C3尽量靠近相应的引脚滤波