TP4054锂电池充电

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1、 TP4054 线性锂离子电池充电器线性锂离子电池充电器线性锂离子电池充电器线性锂离子电池充电器 描述描述描述描述 TP4054 是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流 /恒定电压线性充电器 。其 SOT封装与较少的外部元件数目使得 TP4054 成为便携式应用的理想选择 。 TP4054 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 。充电电压固定于 4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置 。当充电电

2、流在达到最终浮充电压之后降至设定值 1/10 时， TP4054 将自动终止充电循环 。当输入电压 （交流适配器或 USB 电源 ）被拿掉时 ， TP4054 自动进入一个低电流状态，将电池漏电流降至 2uA 以下 。也可将 TP4054 置于停机模式 ， 以而将供电电流降至45uA。 TP4054 的其他特点包括充电 电流监控器 、欠压闭锁 、自动再充电和一个用于指示充电结束和输入电压接入的状态引脚 。 特点特点特点特点 高达 800mA 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 、采用 SOT23-5 封装的完整线性充电器 ； 恒定电流 /

3、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 ；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 ； 用于电池电量检测的充电电流监控器输出 ； 自动再充电 ； 充电状态输出引脚 ； C/10 充电终止 ； 待机模式下的供电电流为 45uA； 2.9V涓流充电器件版本 ； 软启动限制了浪涌电流 ； 采用 5 引脚 SOT-23 封装 。 应用应用应用应用 蜂窝电话 、 PDA、 MP3播放器 ； 充电座 ； 蓝牙应用 。 典型应用典型应用典型应用典型应用 400mA 单节锂离子电池充电器 绝对最大额定值绝对最大额定值绝对最大额

4、定值绝对最大额定值 输入电源电压 （V CC）： -0.3V10V PROG：-0.3VV CC+0.3V BAT：-0.3V7V ：-0.3V 10V BAT 短路持续时间 ：连续 BAT 引脚电流 ：800mA PROG 引脚电流 ：800uA 最大结温 ：145 工作环境温度范围 ：-4085 贮存温度范围 ：-65125 引脚温度 （焊接时间 10 秒）： 260 1 封装封装封装封装 /订购信息订购信息订购信息订购信息 订单型号订单型号订单型号订单型号 TP4054-42-SOT25-R 器件标记器件标记器件标记器件标记 5 引脚塑料 SOT-23-5 封装 54b 电特性电特性电特

5、性电特性 凡表注 表示该指标适合整个工作温度范围 ，否则仅 指 T A=25 ， ， ，V VCC=5V，除非特别注明 。 符号符号符号符号 参数参数参数参数 条件条件条件条件 最小值最小值最小值最小值 典型值典型值典型值典型值 最大值最大值最大值最大值 单位单位单位单位 VCC 输入电源电压 4.0 5 9.0 V ICC 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 ，VCC0.15A） 公式二 ： 1000PROGBATR I= （ IBAT 0.15A） 例一 ：当需要设置充电电流为 IBAT 0.4A 时，采用公式一计算得

6、： 1000 41.2 0.4 16660.4 3PROGR = = （） 即 RPROG 1.66k 例二 ：当需要设置充电电流为 IBAT 0.1A 时，采用公式二计算得 ： 1000 1000 100000.1PROG BATR I= = = （） 即 RPROG 10k 充电终止充电终止充电终止充电终止 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 ，TP405

7、4 进入待机模式 ，此时输入电源电流降至 45A。（ 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 ，TP4054 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 ， TP4054 对 BAT 引脚电压进行连续监控 。

8、如果该引脚电压降到 4.05V 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 1 示出了一个典型充电循环的状态图 。 充电状态指示器充电状态指示器充电状态指示器充电状态指示器 （ （ ） ） 充电状态输出具有三种不同的状态 ：强下拉（约 10mA）、 弱下拉 （约 20A）和高阻抗 。强下拉状态表示 TP4054 处于一个充电循环中。一旦充电循环被终止 ，则引脚状态由欠压闭锁条件来决定 。弱下拉状态表示 Vcc 满足UV

9、LO 条件且 TP4054 处于充电就绪状态 。高阻抗状态表示 TP4054 处于欠压闭锁模式 ：要么 Vcc 高出 BAT 引脚电压的幅度不足 100mV，6 要么施加在 Vcc 引脚上的电压不足 。可采用一个微处理器来区分这三种状态 在“应用信息”部分将对此方法进行讨论 。 热限制热限制热限制热限制 如果芯片温度试图升至约 100的预设值以上 ，则一 个内部热反馈环路将减小设定的充电电流 ,直到 140以上停止充电 。该功能可防止 TP4054 过热 ，并允许用户提高给定电路板功率处理能力的上限而没有损坏 TP4054的风险 。在保证充电器将在最坏情况条件下自动减小电流的前提下 ，可根据典

10、型 （而不是最坏情况 ）环境温度来设定充电电流 。有关ThinSOT 功率方面的考虑将在 “应用信息 ”部分做进一步讨论 。 欠压闭锁欠压闭锁欠压闭锁欠压闭锁 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 100mV 之前充电器将不会退出停机模式 。 手动停机手动停机手动停机手动停机 在充电循环中的任何时刻都能通过去掉RPROG（从而使 PROG 引脚浮置 ）来把 TP4054置于停机模式 。这使得电池漏电流降至 2 A以下

11、，且电源电流降至 50 A 以下 。重新连接设定电阻器可启动一个新的充电循环 。 在手动停机模式中 ，只要 Vcc 高到足以超过 UVLO 条件 ， CHRG 引脚都将处于弱下拉状态 。如果 TP4054 处于欠压闭锁模式 ，则CHRG 引脚呈高阻抗状态 ：要么 Vcc高出 BAT引脚电压的幅度不足 100mV，要么施加在 Vcc引脚上的电压不足 。 自动再启动自动再启动自动再启动自动再启动 一旦充电循环被终止 ，TP4054 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 4.05V（大致对应于电池容量的80

12、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 引脚输出进入一个强下拉状态 。 图图图 图 1： ：一个典型充电循环的状态图 一个典型充电循环的状态图一个典型充电循环的状态图一个典型充电循环的状态图 稳定性的考虑稳定性的考虑稳定性的考虑稳定性的考虑 只要电池与充电器的输出端相连 ，恒定电压模式反馈环路就能够在未采用一个外部电容器的情况下保持稳定 。在没有接电池时 ，为了减小纹波电压 ，建议采用一个输出电容器 。当采用大数值的低 ESR 陶瓷电容器时 ，建议增加一个与电容器串联的

13、 1 电阻器 。如果使用的是钽电容 ，则不需要串联电阻器 。 在恒定电流模式中 ，位于反馈环路中的是PROG 引脚 ，而不是电池 。恒定电流模式的稳定性受 PROG 引脚阻抗的影响 。当 PROG 引脚上没有附加电容会减小设定电阻器的最大容许阻值 。 PROG 引脚上的极点频率应保持在CPROG，则可采用下式来计算 RPROG 的最大电阻值 ： PROGPROG CR 51021pi 对用户来说 ，他们更感兴趣的可能是充电电流 ，而不是瞬态电流 。例如 ，如果一个运行在低电流模式的开关电源与电池并联 ，则从7 BAT 引脚流出的平均电流通常比瞬态电流脉冲更加重要 。在这种场合 ，可在 PROG

14、 引脚上采用一个简单的 RC滤波器来测量平均的电池电流 （如图 2 所示 ）。 在 PROG 引脚和滤波电容器之间增设了一个 10k 电阻器以确保稳定性 。 图图图 图 2： ：隔离 隔离隔离隔离 PROG 引脚上的容性负载引脚上的容性负载引脚上的容性负载引脚上的容性负载 和滤波电路和滤波电路和滤波电路和滤波电路 功率损耗功率损耗功率损耗功率损耗 TP4054 因热反馈的缘故而减小充电电流的条件可通过 IC 中的功率损耗来估算 。这种功率损耗几乎全部都是 由内部 MOSFET 产生的 这可由下式近似求出 ： BATBATCCD IVVP = )( 式中的 PD 为耗散的功率 ， VCC 为输入

15、电源电压， VBAT为电池电压 ， IBAT为充电电流 。当热反馈开始对 IC 提供保护时 ，环境温度近似为 ： JADA PCT =120 JABATBATCCA IVVCT = )(120 实例 ：通过编程使一个从 5V USB 电源获得工作电源的 TP4054 向一个具有 3.75V 电压的放电锂离子电池提供 400mA 满幅度电流 。假设JA 为 150 /W（请参见电路板布局的考虑 ），当 TP4054 开始减小充电电流时 ，环境温度近似为 ： WCmAVVCTA /150)400()75.35(120 =CCWCWCTA = 75120/1505.0120CTA = 45 TP4054 可在 45以上的环境温度条件下使用，但充电电流将被降至 400mA 以下 。对于一个给定的环境温度 ，充电电流可有下式近似求出 ： JABATCCABAT VVTCI=)