SC8804高效率-同步-升压充电降压放电双向控制器.pdf

上海南芯半导体科技有限公司SC8804DATASHEETSOUTHCHIPCONFIDENTIAL,DISCLOSUREUNDERNDACopyright©2016,上海南芯半导体科技有限公司具体应用信息请联系[e-mail]8804高效率,同步,升压充电降压放电双向控制器1简介SC8804是一个支持高压输入的同步升压充电控制器，同时支持反向OTG降压输出。SC8804拥有超宽范围输入输出电压。它可支持从2.7V到40V的应用范围，满足客户从高至6节的不同需求。SC8804同时采用业界领先的10V驱动器电压，充分利用外置功率管以达到最高的转换效率。SC8804采用电流模式控制升压或者降压，并可用外部电阻调节开关频率,电池电压设置以及输入输出限流值，最大限度地在满足不同应用需求的同时简化设计。SC8804支持双向输出，通过DIR管脚即可轻松控制工作方向。它同时支持包括输入限流，输出限流，动态输入功率调节，内部最高电流限流，输出过压保护以及过温保护等一系列保护功能以确保系统能适应各种异常情况。SC8804采用32脚4x4QFN封装。2功能升压充电管理（涓流，恒流，恒压和满充指示），可支持高至6节电池降压反向放电输出超宽输入电压范围（充电模式下VBUS）:2.7V至36V超宽输出电压范围（放电模式下VBUS）:VBAT至36V反向输出电压动态调节集成10V，2A栅极驱动器开关频率可调：200kHz至600kHz内置电感电流限流可调节输入输出电流限流充放电状态监控，欠压过压保护QFN-32封装3应用移动电源USBPD电子烟能量回收工业仪器仪表4器件信息器件号封装封装尺寸SC8804QDER32pinQFN4mmx4mmx0.75mmSC8804DATASHEETSOUTHCHIPCONFIDENTIAL,DISCLOSUREUNDERNDA上海南芯半导体科技有限公司2具体应用信息请联系[e-mail]©2016,SouthchipSemiconductorTechnology(Shanghai)Co.,Ltd.5应用电路图SC8804VBUSFB1VINREGVBATFB2AGNDFREQIPWMCOMPILIM2ILIM1CEbPGDIRSNS1NSNS1PVCCBTLDSWSNS2NSNS2PHDVBUSVCCVCCVBAT+PWMDTCSELITUNEDIR=Low,充电(charging)DIR=High,反向放电(discharging)PGNDSC8804DATASHEET上海南芯半导体科技有限公司SOUTHCHIPCONFIDENTIAL,DISCLOSUREUNDERNDACopyright©2016,SouthchipSemiconductorTechnology(Shanghai)Co.,Ltd.具体应用信息请联系[e-mail]36管脚设置及功能简介PGNDCP_HCP_LNCVBUSSNS1NPGNDNCVCCBTLDSWSNS2PVBATHDSNS2NFB1SNS1PDTVINREGITUNE/CEPGDIRFB2AGNDFREQCOMPILIM2ILIM1PWMIPWMCSEL管脚I/O描述编号名称1/CEI芯片使能。低电平有效。内部有0.5MOhm拉低。若上拉至高电平，则SC8804停止工作。2DIRIDIR用于设置芯片充放电工作方向。内部1MOhm拉低。当DIR为外部拉低或者浮空时，SC8804工作于充电模式，此时VBUS为输入端，VBAT为输出端。当DIR大于1.3V时，SC8804工作于反向放电模式，此时VBUS为输出端，VBAT为输入端。3PWMI当DIR为高，即反向放电模式下，从PWM管脚输入频率范围为10kHz至100kHz的PWM信号，可通过其占空比来动态调节VBUS端输出电压。调节范围为设定值的1/6至100%。当占空比为0时，输出电压为设定值的1/6；当占空比为100%时，为设定值。中间电位连续可调。使用该功能时，但需保证电压调节值大于输入电压VBAT，否则VBAT电压将直通输出到VBUS端。若不需要此动态调节功能，可将PWM管脚连接至VCC，此时输出电压为设定值。此功能仅在反向放电模式下有效。4PGO需通过一个外部上拉电阻连接到逻辑高电平。当DIR为低，即充电模式时，PG为充电截止信号：低电平表示正在充电，拉高表示充电截止。当DIR为高，即反向放电模式时，PG为输出电压指示信号。当VBUS输出电压在设定值的90%到110%之间时，PG拉高，否则，PG为低。5IPWMI从IPWM管脚输入频率范围为10kHz至100kHz的PWM信号，可以通过其占空比来实现输入或输出电流的动态调节，调节范围为设定值的0%到100%。此功能在充放电模式下均有效，但需配合ITUNE使用。例如，若ILIM1电阻负端接到ITUNE，则IPWM信号用于调节VBUS端电流限流值。具体公式为：IBUS=ILIMx_SET×D其中，ILIMx_set为ILIMx管脚电阻设定的限流值，D为IPWM信号的占空比。若不需要此动态调节功能，可将IPWM管脚连接至VCC，此时输出电流为ILIMx管脚设定值。6ITUNEIO通过ITUNE管脚选择需要进行IPWM调节的限流对象。例如，将ITUNE接到ILIM1电阻负端，可调节VBUS端电流限流值。如需动态调节VBAT端电流限流值，则将ITUNE接到ILIM2电阻负端即可。若不需此功能，将ITUNE管脚浮空即可。SC8804DATASHEETSOUTHCHIPCONFIDENTIAL,DISCLOSUREUNDERNDA上海南芯半导体科技有限公司4具体应用信息请联系[e-mail]©2016,SouthchipSemiconductorTechnology(Shanghai)Co.,Ltd.7VINREGI当DIR为低，即充电模式下，可通过VINREG管脚连接的外部分压电阻设定VBUS最低工作电压，具体公式为VBUS=VREF×(1+RupRdown)其中，VREF为1.22V。RUP和RDOWN分别为VINREG连接的外部分压电阻值。当VVINREGVREF时，芯片正常工作；当VVINREGVREF时，SC8804将减小输入电流以将输入电压维持在设定值。如果减小电流仍无法将VINREG维持在VREF电位，则充电停止。VINREG功能只在充电模式下有效。若无需此功能，可将VINREG管脚连接至VCC。8DTI连接一个电阻到地可设置死区时间。常用设置为：短路到地:20ns；68kΩ：40ns；270kΩ:60ns；开路：80ns9CSELI用于配置电池充电截止电压。只在充电模式下，即DIR为低时有效。1.将CSEL短路到地，充电截止电压由FBO管脚连接的外部分压电阻设定，可设置为任意值。2.将CSEL通过电阻连接到地或浮空，充电截止电压由芯片内部分压电阻设置，此时FBO可接地或浮空。内部设置共分为1S，2S和3S三档，对应的电阻设置为：68kΩ：截止电压为4.2V（1S）；270kΩ：截止电压为8.4V（2S）；开路：截止电压为12.6V（3S）。10FREQI连接一个电阻到地可调节开关频率。常用设置为，短路：200kHz；68kΩ：400kHz；开路：600kHz11ILIM1I通过一个外部电阻设置VBUS路径的最大电流值（充放电模式下均有效）。具体限流值公式为IBUS_LIM=VREFRILIM1×RSS1RSNS1其中，VREF为1.21V，RLIM1为ILIM1到地电阻，RSNS1为VBUS功率路径上的电流采样电阻，RSS1为电流采样电阻到芯片管脚（SNS1P，SNS1N）的差分对走线上的串联电阻。推荐在SNS1P和SNS1N之间连接一个滤波电容，和RSS1的时间常数不超过1/5倍开关频率。ILIM1需并联一个电容到地，推荐2.2nF。若无需限流功能，则将ILIM1短接到地。12ILIM2I通过一个外部电阻设置VBAT路径的最大电流值（充放电模式下均有效）。具体限流值公式为IBAT_LIM=VREFRILIM2×RSS2RSNS2其中，VREF为1.21V，RLIM2为ILIM2到地电阻，RSNS2为VBAT功率路径上的电流采样电阻，RSS2为电流采样电阻到芯片管脚（SNS2P，SNS2N）的差分对走线上的串联电阻。推荐在SNS2P和SNS2N之间连接一个滤波电容，和RSS2的时间常数不超过1/5倍开关频率。推荐RSS2等于RSS1，RSNS2等于RSNS1。ILIM2需并联一个电容到地，推荐2.2nF。若无需限流功能，则将ILIM2短接到地。13FB1I放电模式下VBUS端输出电压到芯片的反馈管脚，DIR为高时有效。通过FB1外部分压电阻可以设置放电模式下VBUS输出电压值。具体公式为VBUS=VREF×(1+RUPRDOWN)其中，VREF为1.21V。RUP和RDOWN分别为FB1连接的外部分压电阻值。若结合放电模式下PWM动态调节功能，则VBUS输出电压可表示为VBUS=VREF×(1+RUPRDOWN)×(16+56×D)SC8804DATASHEET上海南芯半导体科技有限公司SOUTHCHIPCONFIDENTIAL,DISCLOSUREUNDERNDACopyright©2016,SouthchipSemiconductorTechnology(Shanghai)Co.,Ltd.具体应用信息请联系[e-mail]5其中，D为PWM信号的占空比。14AGNDIO芯片的信号地15COMPO误差放大器的输出。外接电阻电容网络到地对内部控制环路进行补偿。16FB2I充电模式下VBAT电压到芯片的反馈管脚，DIR为低且CSEL短路到地时有效。通过FB2外部分压电阻可以设置充电模式下VBAT充电截止电压。具体公式为VBAT=VREF×(1+RUPRDOWN)其中，VREF为1.22V。RUP和RDOWN分别为FB2连接的外部分压电阻值。如果芯片被设置成固定输出（由CSEL电阻到地设置），须将FB2浮空或接地。17SNS2NIVBAT电流检测负端，与VBAT电容正极相连。连接外部电流采样电阻RSNS2于SNS2P与SNS2N之间，推荐值10mΩ-20mΩ。在电流采样电阻两端通过差分对方式各连接电阻至SNS2N和SNS2P管脚，推荐1kΩ。18SNS2PIVBAT电流检测正端，与功率管相连。连接外部电流采样电阻RSNS2于SNS2P和SNS2N之间，推荐值10mΩ-20mΩ。在电流采样电阻两端通过差分对方式各连接电阻至SNS2N和SNS2P管脚，推荐1kΩ。19VBATIDIR为低时（即充电模式下）的输出端；DIR为高时（即反向放电模式下）的输入端。芯片通过内部选择器选择VBUS或者VBAT给内部电路供电。20BTPWR在BT和SW之间连接一个电容，提供上管栅极驱动电压。21HDPWR上管栅极驱动22SWPWR连接电感和功率管23LDPWR下管栅极驱动24VCCO该管脚输出VBUS和VBAT中的高电平以提供功率管驱动电压。若VBUS或者VBAT超过10V，VCC电压则钳位在10V。连接一个输出电容到功率地，推荐1uF。25PGNDPWR功率地26CP_L电荷泵驱动极27NC浮空28NC浮空29CP_H电荷泵输出极30VBUSIDIR为低时，即充电模式下的输入端；DIR为高时，即反向放电模式下的输出端。芯片通过内部选择器选择VBUS或者VBAT给内部电路供电。31SNS1NIVBUS电流检测负端，与功率管相连。连接外部电流采样电阻RSNS1于SNS1P与SNS1N之间，推荐值10mΩ-20mΩ。在电流采样电阻两端通过差分对方式各连接一个电阻至SNS1N和SNS1P管脚，推荐1kΩ。32SNS1PIVBUS电流检测正端，与VB