TP4057最简单的锂电池充电方案

南京拓微集成电路有限公司TP4057南京拓微集成电路有限公司NanJingTopPowerASICCorp.数据手册DATASHEETTP4057(500mA线性锂离子电池充电器)概述、特点、典型应用-------------------------------------------------------------------------------------P2管脚、特性指标----------------------------------------------------------------------------------------------P3引脚功能说明-------------------------------------------------------------------------------------------------P5充电电流大小设置、电池反接保护功能----------------------------------------------------------------P7充电指示状态、无电池连接指示状态-------------------------------------------------------------------P8多种典型应用图、使用注意事项-------------------------------------------------------------------------P12特点·锂电池正负极反接保护；·高达500mA的可编程充电电流；·无需MOSFET、检测电阻器或隔离二极管；·用于单节锂离子电池·恒定电流/恒定电压操作，并具有可在无过热危险的情况下实现充电速率最大化的热调节功能；·可直接从USB端口给单节锂离子电池充电；·精度达到±1%的4.2V预设充电电压；·最高输入可达9V；·自动再充电；·2个充电状态开漏输出引脚；·C/10充电终止；·待机模式下的供电电流为40uA；·2.9V涓流充电器件版本；·软启动限制了浪涌电流；·采用6引脚SOT-23封装。应用·充电座·蜂窝电话、PDA、MP3播放器·蓝牙应用典型应用500mA单节锂离子电池充电器绝对最大额定值·输入电源电压（VCC）：-0.3V～9V·PROG：-0.3V～VCC+0.3V·BAT：-4.2V～7V·CHRG：-0.3V～10V·BAT短路持续时间：连续·BAT引脚电流：500mA·PROG引脚电流：800uA·最大结温：145℃·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℃400mA电流完整的充电循环（600mAh）描述TP4057一款完整的单节锂离子电池充电器，带电池正负极反接保护，采用恒定电流/恒定电压线性控制。其SOT封装与较少的外部元件数目使得TP4057便携式应用的理想选择。TP4057可以适合USB电源和适配器电源工作。由于采用了内部PMOSFET架构，加上防倒充电路，所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。充满电压固定于4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当电池达到4.2V之后，充电电流降至设定值1/10，TP4057将自动终止充电。当输入电压（交流适配器或USB电源）被拿掉时，TP4057自动进入一个低电流状态，电池漏电流在2uA以下。TP4057的其他特点包括充电电流监控器、欠压闭锁、自动再充电和两个用于指示充电结束和输入电压接入的状态引脚。南京拓微集成电路有限公司TP40573封装/订购信息订单型号TP4057-42-SOT26-R器件标记6引脚塑料SOT-23-6封装57bm(m是生产批号，可变)电特性凡表注●表示该指标适合整个工作温度范围，否则仅指TA=25℃，VCC=5V，除非特别注明。符号参数条件最小值典型值最大值单位VCC输入电源电压●4.059.0VICC输入电源电流充电模式，RPROG=10K待机模式（充电终止）停机模式（RPROG未连接，VCCVBAT，或VCCVUV）●●●150404040500100100100μAμAμAVFLOAL稳定输出（浮充）电压0℃≤TA≤85℃，IBAT=40mA4．1584．24．242VIBATBAT引脚电流(除说明外Vbat=4.0v)RPROG=10K，电流模式RPROG=2K，电流模式RPROG=1.6K，电流模式待机模式，VBAT=4.2V停机模式（RPROG未连接）睡眠模式，VCC=0V●●●90380480100400500－2.5±1－1110420520－6±2－2mAmAmAμAμAμAITRIKL涓流充电电流VBATVTRIKL,RPROG=10K●101520mAVTRIKL涓流充电门限电压RPROG=10K,VBAT上升2.82.93.0VVTRHYS涓流充电迟滞电压RPROG=10K6080100mVVUVVCC欠压闭锁门限从VCC低至高●3.43.63.8VVUVHYSVCC欠压闭锁迟滞●150200300mVVMSD手动停机门限电压PROG引脚电平上升PROG引脚电平下降●●3.401.903.502.003.602.10VVVASDVCC-VBAT闭锁门限电压VCC从低到高VCC从高到低6051003014050mVmVITERMC/10终止电流门限RPROG=10KRPROG=1.66K●●83010401250mAmAVPROGPROG引脚电压RPROG=10K，电流模式●0.91.01.1VCHRGICHRG引脚漏电流CHRGV=5V（待机模式）01μACHRGVCHRG引脚输出低电压CHRGI=5mA0.30.6V南京拓微集成电路有限公司TP40574引脚漏电流STDBYV=5V（待机模式）01μASTDBYV引脚输出低电平STDBYI=5mA0.30.6VΔVRECHRG再充电电池门限电压VFLOAT-VRECHRG100150200mVTLIM限定温度模式中的结温120℃RON功率FET“导通”电阻（在VCC与BAT之间）650mΩtss软启动时间IBAT=0至IBAT=1000V/RPROG20mstRECHARGE再充电比较器滤波时间VBAT高至低0.81.84mstTERM终止比较器滤波时间IBAT降至ICHG/10以下0.81.84msIPROGPROG引脚上拉电流2.0μA典型性能特征恒定电流模式下PROG引脚PROG引脚电压与温度的充电电流与PROG引脚电电压与电源电压的关系曲线关系曲线压的关系曲线稳定输出（浮充）电压与充稳定输出（浮充）电压与温稳定输出（浮充）电压与电电电流的关系曲线度的关系曲线压的关系曲线南京拓微集成电路有限公司TP40575涓流充电门限与温度的关系充电电流与电池电压的关系充电电流与电源电压的关系曲线曲线曲线充电电流与环境温度的关再充电电压门限与温度的关功率FET“导通”电阻与温系曲线系曲线度的关系曲线引脚功能CHRG（引脚1）：漏极开路输出的充电状态指示端。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。GND（引脚2）：地BAT（引脚3）：充电电流输出。该引脚向电池提供充电电流并将最终浮充电压调节至4.2V。该引脚的一个精准内部电阻分压器设定浮充电压，在停机模式中，该内部电阻分压器断开。VCC（引脚4）：正输入电源电压。该引脚向充电器供电。VCC的变化范围在4V至9V之间，并应通过至少一个1μF电容器进行旁路。当VCC降至BAT引脚电压的30mV以内，TP4057进入停机模式，从而使IBAT降至2μA以下。STDBY（引脚5）：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。PROG（引脚6）：充电电流设定、充电电流监控和停机引脚。在该引脚与地之间连接一个精度为1%的电阻器RPROG可以设定充电电流。当在恒定电流模式下进行充电时，引脚的电压被维持在1V。PROG引脚还可用来关断充电器。将设定电阻器与地断接，内部一个2.5μA电流将PROG引脚拉至高电平。当该引脚的电压达到2.7V的停机门限电压时，充电器进入停机模式，充电停止且输入电源电流降至40μA。重新将RPROG与地相连将使充电器恢复正常操作状态。南京拓微集成电路有限公司TP40576方框图南京拓微集成电路有限公司TP40577工作原理TP4057是一款采用恒定电流/恒定电压算法的单节锂离子电池充电器。它能够提供500mA的充电电流（借助一个热设计良好的PCB布局）和一个内部P沟道功率MOSFET和热调节电路。无需隔离二极管或外部电流检测电阻器；因此，基本充电器电路仅需要两个外部元件。不仅如此，TP4057还能够从一个USB电源获得工作电源。正常充电循环当Vcc引脚电压升至UVLO门限电平以上且在PROG引脚与地之间连接了一个精度为1%的设定电阻器或当一个电池与充电器输出端相连时，一个充电循环开始。如果BAT引脚电平低于2.9V，则充电器进入涓流充电模式。在该模式中，TP4057提供约1/10的设定充电电流，以便将电流电压提升至一个安全的电平，从而实现满电流充电。当BAT引脚电压升至2.9V以上时，充电器进入恒定电流模式，此时向电池提供恒定的充电电流。当BAT引脚电压达到最终浮充电压（4.2V）时，TP4057进入恒定电压模式，且充电电流开始减小。当充电电流降至设定值的1/10，充电循环结束。充电电流的设定充电电流是采用一个连接在PROG引脚与地之间的电阻器来设定的。设定电阻器和充电电流采用下列公式来计算：根据需要的充电电流来确定电阻器阻值，公式一：1000PROGBATRI=(IBAT≤0.3A)例一：当需要设置充电电流为IBAT＝0.2A时，采用公式一计算得：100050000.2PROGR==（Ω）即RPROG＝5kΩ公式二：()10001.3PROGBATBATRII=×-(IBAT0.3A)在大于0.3A应用中，芯片热量相对较大，温度保护会减小充电电流，不同环境测试电流与公式计算理论值也变的不完全一致。客户应用中，可根据需求选取合适大小的RPROG。RPROG与充电电流的关系确定可参考下表：RPROG(k)IBAT(mA)20k5010k1005k2004k2503k3002k4001.6k500充电终止当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值的1/10时，充电循环被终止。该条件是通过采用一个内部滤波比较器对PROG引脚进行监控来检测的。当PROG引脚电压降至100mV以下的时间超过TERMt(一般为1.8ms)时，充电被终止。充电电流被锁断，TP4057进入待机模式，此时输入电源电流降至40μA。（注：C/10终止在涓流充电和热限制模式中失效）。充电时，BAT引脚上的瞬变负载会使PROG引脚电压在DC充电电流降至设定值的1/10之间短暂地降至100mV以下。终止比较器上的1.8ms滤波时间（TERMt）确保这种性质的瞬变负载不会导致充电循环过早终止。一旦平均充电电流降至设定值的1/10以下，TP4057即终止充电循环并停止通过BAT引脚提供任何电流。在这种状态下，BAT引脚上的所有负载都必须由电池来供电。在待机模式中，TP4057对BAT引脚电压进行连续监控。如果该引脚电压降到4.1V的再充电电门限(RECHRGV)以下，则另一个充电循环开始并再次向电池供应电流。当在待机模式中进行充电循环的手动再启动时，必须取消然后再施加输入电压，或者必须关断充电器并使用PROG引脚进行再启动。图2示出了一个典型充电循环的状态图。电池反接保护功能TP4057具备锂电池反接保护功能，档锂电池正负极反接于TP4057电流输出引脚，TP4057会停机显示故障状态，无充电电流。南京拓微集成电路有限公司TP40578两个充电指示管脚都处于高阻态，