TP5410

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南京拓微集成电路有限公司TP54101南京拓微集成电路有限公司NanJingTopPowerASICCorp.数据手册DATASHEETTP5410(1A锂电池充电和5V/1A升压控制芯片)南京拓微集成电路有限公司TP54102特点★典型值高达1000mA的可编程充电电流,最大可达到1.2A;★高达1A的升压输出电流(Vbat=3.3V),最高输出1.5A(Vbat=3.8v);★自动频率调整(VFM),适应不同升压负载(5V空载待机电流小于10uA),无需按键启动低电池电压(小于2.7V)自动停止升压;·用于单节锂离子电池移动电源专用电路;·升压高效率:88%(Typ),最大92%;·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;·精度达到±1%的4.2V预设充电电压;·精度达到±2.5%的5V预设升压精度,5V电压可通过外接电阻微调;·最高输入可达10V;·2个充电状态指示:开漏输出驱动LED;·C/5充电终止电流;·2.9V以下涓流充C/5;·充电软启动减少浪涌电流;·无需MOSFET、检测电阻器或隔离二极管;·8引脚ESOP散热加强型封装。应用·移动电源·便携设备绝对最大额定值·输入电源电压(VCC):-0.3V~12V·PROG:-0.3V~VCC+0.3V·BAT:0V~7V·LX:-2V~10V·VOUT:-0.3V~10V·CHRG:-0.3V~10V·BAT短路持续时间:连续·BAT引脚电流:1200mA·升压最大输出电流1.8A/5V·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℃完整的充电循环(1000mAh电池)描述TP5410为一款移动电源专用的单节锂离子电池充电器和恒定5V升压控制器,充电部分集高精度电压和充电电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体,可以输出最大1A充电电流。而升压电路采用CMOS工艺制造的空载电流极低的VFM开关型DC/DC升压转换器。其具有极低的空载功耗(小于10uA),且升压输出驱动电流能力能达到1A。无需外部按键,可以即插即用。充电部分为线性降压方式,内置PMOSFET,加上防倒灌电路,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。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,充电电流逐渐下降至设定电流值1/5,TP5410将自动终止充电。升压部分同样内置了功率NMOSFET,较小的内阻可以提供驱动能力达到5V/1A。较高的集成度使得TP5410只需少量的外围器件即可正常工作。TP5410还集成了充电温度保护,升压输入电源限流环路,可根据负载情况动态调节电流,并具有快速响应和过流关断功能。升压转换器采用变频的方式,因此较国内外同类产品具有极低的空载功耗、纹波、更强的驱动能力,以及更高的效率。南京拓微集成电路有限公司TP54103典型应用图1单节锂离子电池充电1A和升压5V输出1A控制器图2单节锂离子电池充电1A和充电时5V输出控制器南京拓微集成电路有限公司TP54104图3单节锂离子电池充电1A和微调升压5.25V输出控制器图4单节锂离子电池充电1A且充电时5V输出控制器南京拓微集成电路有限公司TP54105封装/订购信息8引脚ESOP封装(底部带有散热片散热片建议接地)XXXX为生产日期(年.周)订单型号TP5410-ESOP8器件标记TP5410实物图片电特性凡表注●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●4.0510VICC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)升压启动●●●1506060600500100100100μAμAμAμAμAVFLOAL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=1.2K,充电模式RPROG=0.68K,充电模式升压无负载,VBAT=3.8V●●●5609905801000-106001050-100mAmAμAITRIKL涓流充电电流VBATVTRIKL,RPROG=1.2K●120130140mAVTRIKL涓流充电门限电压RPROG=1.5K,VBAT上升2.82.93.0VVUVVCC欠压闭锁门限从VCC低至高●3.43.63.8VITERMC/5终止电流门限RPROG=0.68K●150200250mAVPROGPROG引脚电压RPROG=1.2K,充电模式●0.91.01.1V南京拓微集成电路有限公司TP54106CHRGVCHRG引脚输出低电压CHRGI=5mA0.30.6VSTDBYV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℃充电RON充电MOS管“导通”电阻(在VCC与BAT之间)450mΩtss软启动时间IBAT=0至IBAT=700V/RPROG20ustTERM终止比较器滤波时间IBAT降至ICHG/5以下0.81.84msVOUT升压输出5V负载电阻RL=1k4.87555.125VVBatLOW电池欠压保护Vbat从3.6V下降●2.52.72.9VVBatHigh电池欠压保护解锁Vbat从2.7V上升●2.833.2VFOSC振荡频率300400500KHZη升压升压效率VBAT=3.8VIOUT=500mA90%η升压升压效率VBAT=3.8VIOUT=1000mA88%Dty最大占空比75%升压RON升压NMOS管内阻VLX=0.4V120mΩILxleak升压NMOS管漏电流VLX=6V1uAIlmt_nmos升压开关管限流44.5A引脚功能VOUT(引脚1):输出电压检测引脚。连接升压5V输出端。CHRG(引脚2):充电中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。PROG(引脚3):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60μA。重新将RPROG与地相连将使充电器恢复正常操作状态。STDBY(引脚4):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。VCC(引脚5):充电器输入电源电压。充电输入电源引脚。典型值5V,并应通过至少一个10μF电容器进行旁路。当VCC降至BAT引脚电压的30mV以内,TP5410充电部分进入停机模式,升压从而使IBAT降至10μA以下。BAT(引脚6):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,升压模式下内部工作电源。GND(引脚7):地LX(引脚8):升压电路内部功率管输出端。南京拓微集成电路有限公司TP54107方框图工作原理TP5410是一款采用恒定电流/恒定电压对单节锂离子电池充电和升压放电控制器。它能够提供1000mA的充电电流(借助一个热设计良好的PCB布局)。升压电路内置了NMOS功率管,外部仅需一个电感和肖特基二极管及少量电容即可完成5V升压输出。当VOUT端接入负载时,TP5410可提供一个5V的稳压源,驱动能力达1A。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设定电阻器并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,则充电器进入涓流预充电模式。在该模式中,TP5410提供一个恒流电流1/5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,TP5410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1/5,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近似公式来计算根据需要的充电电流来确定电阻器阻值,公式:BATPROGIR700客户应用中,RPROG与充电电流的关系确定可参考下表:RPROG(Ω)IBAT10k80mA5k160mA1.2k580mA0.75k900mA0.68k1000mA南京拓微集成电路有限公司TP54108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1/5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200mV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,TP5410进入待机模式,此时输入电源电流降至60μA。(注:C/5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1/5之间短暂地降至200mV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1/5以下,TP5410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,TP5410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。充电状态指示器(CHRGSTDBY)TP5410有两个漏极开路状态指示输出端,CHRG和STDBY。当充电器处于充电状态时,CHRG被拉到低电平,在其它状态,CHRG处于高阻态。当电池没有接到充电器时,CHRG输出脉冲信号表示没有安装电池。当电池连接端BAT管脚的外接电容为10uF时CHRG闪烁周期约0.5-2秒。当不用状态指示功能时,将不用的状态指示输出端接到地。指示灯状态可以参照下表:充电状态红灯CHRG绿灯STDBY正在充电状态亮灭电池充满状态灭亮无电池状态闪烁亮升压工作时灭灭充电欠压闭锁一个内部欠压闭锁电路对输入电压进行监控,并在Vcc升至欠压闭锁门限以上之前使充电器保持在停机模式。UVLO电路将使充电器保持在停机模式。如果UVLO比较器发生跳变,则在Vcc升至比电池电压高50mV之前充电器将不会退出停机模式。在充电闭锁情况下,如锂电池电压高于3V则升压电路自动启动。自动再启动一旦充电循环被终止,TP5410立即采用一个具有1.8ms滤波时间(RECHARGEt)的比较器来对BAT引脚上的电压进行连续监控。当电池电压降至4.1V(大致对应于电池容量的80%至90%)以下时,充电循环重新开始。这确保了电池被维持在(或接近)一个满充电状态,并免除了进行周期性充电循环启动的需要。在再充电循环过程中,CHRG引脚输出重新进入一个强下拉状态,STDBY引脚输出重新进入一个高阻状态。充电电流软启动TP5410包括一个用于在充电循环开始时最大限度地减小涌入电流的软启动电路。当一个充电循环被启动时,充

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