1A镍氢电池充电管理集成电路DP6701概述:DP6701是一款可以对镍氢电池进行充电管理的芯片,可以对单节至四节镍氢电池进行充电管理。该器件内部包括功率晶体管,不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管。DP6701只需要极少的外围元器件,非常适用于便携式产品。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。芯片内部集成有高精度电压比较器,可以精确设置恒流充电终止电压。DP6701充电电流可以通过一个外部电阻设置。当输入电压掉电时,DP6701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,电池低电压时涓流充电,自动再充电,恒流充电,维持充电(定时),电池温度监测以及状态指示等功能。DP6701采用散热增强型的8管脚小外形封装(SOP8)。应用:移动电话数码相机电子词典便携式设备镍氢电池充电的应用特点:片内功率晶体管电压精度1%在电池电压较低时采用涓流充电用户可设置的充电电流达1A采用恒流/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状态指示输出可驱动LED或与单片机接口维持(定时)充电自动再充电电池温度监测功能封装形式SOP8产品无铅,满足rohs指令,无卤素管脚排列:DP670112348765TEMPISETGNDVINBATCHRGFBRC典型应用电路:DP6701VINCHRGRCGNDISETTEMPBATFB1uF330红10uF电池12345678输入电源R5NTCR1R2BAT+C1R3R4RISET图1典型应用电路订购信息:器件型号封装形式工作环境温度包装DP6701SOP8-40℃到85℃盘装,2500片/盘功能框图:图2功能框图管脚功能描述序号名称功能描述1TEMP电池温度监测输入端。将TEMP管脚接到电池的NTC传感器的输出端。如果TEMP管脚的电压小于输入电压的45%或者大于输入电压的80%,意味着电池温度过低或过高,则充电将被暂停,表示进入电池故障状态。如果TEMP在输入电压的45%和80%之间,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恒流充电电流设置端。从ISET管脚连接一个电阻到地端可以对充电电流进行设置。在涓流充电状态和维持充电状态,此管脚的电压被调制在0.35V;在恒流充电状态,此管脚的电压被调制在1.216V。恒流充电电流由下式决定:ICH=1216V/RISET(A)在涓流充电状态和维持充电状态,充电电流为恒流充电电流的28.8%。3GND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10mv时,CN3085将进入低功耗的睡眠模式,此时BAT管脚的电流小于3uA。5BAT电池连接端。将电池的正端连接到此管脚,BAT管脚向电池提供充电电流。在睡眠模式,BAT管脚的电流小于3uA。6RC维持充电定时设置端。在恒流充电状态,当电池电压达到恒流充电终止电压时,恒流充电状态结束,CN3085进入维持充电状态,并以维持电流对电池充电,维持电流为所设置恒流充电电流的28.8%,同时启动维持充电定时器。当维持充电定时结束时,整个充电过程结束,充电器进入充电结束状态。维持充电时间由下式决定:T=1168×R5×C1+1518×C1×103其中,T为定时时间,单位为“秒”R5单位为欧姆,应在20k至1M欧姆,否则定时精度可能受影响C1单位为法拉,应大于1nF,否则定时精度可能受影响7漏极开路输出的充电状态指示端。当CN3085处于涓充电状态,恒流充电状态和维持充电状态时,管脚被内部开关拉到低电平,表示充电正在进行;否则管脚处于高阻态。8FB电池电压反馈输入端。电池电压通过此管脚反馈到CN3085,CN3085根据FB管脚的电压决定充电状态。FB管脚电压与电池端电压的对应关系为:VBAT=VFB×(1+R3/R4)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℃焊接温度(10秒)……...…..260℃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。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VIN3.06V工作电流IVINBAT端无负载200350500uA电源电压过低锁存阈值VuvloVIN上升2.95VRISET=1.22K,恒流充电模式85010001150RISET=1.22K,VFB=0.5V244288332mA电池连接端电流IBATVIN=0V,睡眠模式3uAFB管脚FB最高电压VMAX1.2081.221.232VFB恒流充电终止电压VCCTFB管脚电压上升1.137VFB涓流充电阈值VPREFB管脚电压上升0.846VFB涓流充电阈值迟滞HPRE43mVFB再充电阈值VRECHFB管脚电压下降1.056V睡眠模式睡眠模式阈值VSLPVIN下降测量电压差(VIN-VBAT)10mv睡眠模式解除阈值VSLPRVIN上升测量电压差(VIN-VBAT)60mvISET管脚涓流充电和维持充电状态0.35ISET管脚电压VISET恒流充电状态1.216VTEMP管脚高端阈值VHIGHTEMP管脚电压上升77.58082.5%VIN低端阈值VLOWTEMP管脚电压下降42.54547.5%VIN输入电流TEMP到VIN或到地端的电流0.5uA管脚下拉电流ICHRGVCHRG=0.3V,充电模式10mA漏电流VIN=0V,VCHRG=5.5V1uA详细描述DP6701是可以对镍氢电池进行充电管理的线性充电器集成电路。DP6701不需要外加阻流二极管和电流检测电阻等元器件,只需要极少的外围元器件,非常适用于便携式产品。充电电流可以用外部电阻设置,最大充电电流可达1A。DP6701芯片内部的功率管理电路在芯片的结温超过135℃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,而只要根据典型情况进行设计就可以了,因为在最坏情况下,DP6701会自动减小充电电流。当输入电压大于电源低电压阈值,并且大于电池电压时,DP6701开始对电池充电,在涓流充电状态,恒流充电状态和维持充电状态,管脚输出低电平,表示充电正在进行。当FB管脚电压低于0.846V时,即电池电压低于电池端最高电压的69.4%,充电器处于涓流充电状态,充电电流为所设置的恒流充电电流的28.8%;当FB管脚电压在0.846V和1.137V之间时,即电池电压在电池端最高电压的69.4%和93.2%之间,充电器采用恒流模式对电池充电,充电电流由ISET管脚和GND之间的电阻确定;当FB管脚电压大于1.137V时,即电池电压大于电池端最高电压的93.2%时,DP6701处于维持充电状态,维持充电电流为恒流充电电流的28.8%,如果FB管脚电压达到1.22V,即电池电压接近电池端最高电压时,电池电压不再上升,充电电流逐渐减小。在维持充电阶段,内部定时器启动,维持充电时间由第6管脚的电阻和电容决定(图1中的R5和C1),当定时结束时,整个充电过程结束。在充电结束状态,当FB管脚电压下降到1.056V时,即电池电压下降到电池端最高电压的86.6%时,DP6701进入再充电状态,开始新的充电周期。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3所示:充电电流充电电压涓流充电恒流充电维持充电电池最高充电电压*69.4%电池最高充电电压电池最高充电电压*93.2%图3充电过程示意图REV1.17图4充电流程图上电复位VIN输入使能睡眠模式温度复位TSTSLOWTSTSHIGH温度异常初始监测VBATVPRE电流情况监测VBATVCCT定时情况监测TchrgTSET充电结束再充电监测VREVBAT涓流充电恒流充电维持充电否否是是是否是是是电压监测VPREVBAT电压监测VPREVBAT电压监测VPREVBAT应用信息电源低电压锁存(UVLO)DP6701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。FB电压与电池端电压如图1所示,电池端电压通过R3和R4构成的电阻分压网络反馈到FB管脚,DP6701根据FB管脚的电压决定充电状态。所以FB电压同电池端电压有如下关系:VBAT=VFB×(1+R3/R4)电池端最高电压电池端最高电压为在充电过程中电池端可能达到的最高电压,当电池电压达到此电压时,DP6701控制电池电压不再上升,充电电流不会超过恒流充电电流的28.8%,因此对电池是一种保护机制。根据镍氢电池的充电特性,在电池接近充满时,电池电压可能下降,所以电池电压不一定会达到电池端最高电压。电池端最高电压与FB最高电压具有对应关系。睡眠模式DP6701内部有睡眠状态比较器,当输入电压VIN小于电池端电压+10mv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60mv以上时,充电器才离开睡眠模式,进入正常工作状态。涓流充电状态如果FB管脚电压低于0.846V,即电池电压低于电池端最高电压的69.4%,则DP6701处于涓流充电状态,充电器以恒流充电电流的28.8%对电池进行充电。恒流充电状态当FB管脚电压在0.846V和1.136V之间时,即电池电压在电池端最高电压的69.4%和93.2%之间,则DP6701处于恒流充电状态。充电电流公式为:ICH=1216V/RISET其中,ICH表示充电电流,单位为安培RISET表示ISET管脚到地的电阻,单位为欧姆例如,如果需要1安培的充电电流,则:RISET=1216V/1A=1.216kΩ为了保证良好的稳定性和温度特性,RISET建议使用精度为1%的金属膜电阻。维持充电状态当FB管脚电压大于1.136V时,即电池电压大于电池端最高电压的93.2%时,DP6701处于维持充电阶段在维持充电阶段,内部定时器启动,定时结束后充电器进入充电结束状态。维持充电时间由下式决定:T(s)=1168×R5×C1+1518×C1×103其中,T(s)单位为“秒”R5单位为“欧姆”,取值范围在20k至1M,超出此范围定时精度变差C1单位为“法拉”,取值范围要大于1nF,超出此范围定时精度变差电池端恒流充电终止电压电池端电压通过R3和R4构成的电阻分压网络反馈到FB端,DP6701根据FB管脚的电压决定充电状态,如图1所示。当FB管脚的电压上升到1.136V时,充电器终止恒流充电状态,进入维持充电状态,此时电池端对应的的恒流充电终止电压为:VBAT=1.22×93.2%×(1+R3/R4)恒流充电终止电压是一个很重要的设计参数,它决定了快速充电的终止电压,从而决定了在恒流充电结束时电池的饱满程度。恒流充电终止电压设置过低,导致充电时间长;设置过高,由于镍氢电池的充电特性,可能导致恒流充电无法结束。在设计恒流充电终止电压时,主要要考虑电池的内阻和连线的寄生电阻对充电的影响。任何电池都有内阻,只是内阻的大小有不同。连接电池的正极和负极的导线也有等效电阻存在,如图5所示.电池RBRWVBATVR图5电池内阻和导线寄生电阻示意图其中,RB为电池内阻,RW为导线的等效电阻,导线的等效电阻包括导线的寄生电阻和接插件的接触电阻等。在恒流充电阶段,充电电流流经电阻RB和RW,产生电压降VR,假设此时电池的真正电压为VBAT,那么在DP6701的电池端的电压是VBAT