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1、 南京拓品微电子有限公司 TP5100 南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. 数据手册 DATASHEET TPTP51005100U 2A2A开关降压开关降压 8.4V/4.2V8.4V/4.2V锂电池充电锂电池充电器芯片器芯片 钟志成 13902453497 QQ：546657769本页已使用福昕阅读器进行编辑。 福昕软件( C ) 2 0 0 5 - 2 0 0 9 ，版权所有， 仅供试用。南京拓品微电子有限公司 TP5100 1 概述概述 TP5100是一款开关降压型双节8.4V/单节4.2V锂电池充电管理芯片。 其QFN16超小型封装 与简
2、单的外围电路， 使得TP5100非常适用于便携式设备的大电流充电管理应用。 同时， TP5100 内置输入过流、欠压保护、芯片过温保护、短路保护、电池温度监控、电池反接保护。 TP5100具有5V-18V宽输入电压，对电池充电分为涓流预充、恒流、恒压三个阶段，涓流 预充电电流、 恒流充电电流都通过外部电阻调整， 最大充电电流达2A。 TP5100采用频率400kHz 的开关工作模式使它可以使用较小的外围器件，并在大电流充电中仍保持较小的发热量。 TP5100内置功率PMOSFET、防倒灌电路，所以无需防倒灌肖特基二极管等外围保护。特性特性 双/单节8.4V/4.2V锂电池充电 内置功率MOSF
3、ET,开关型工作模式， 器件发热少，外围简单 可编程充电电流，0.1A-2A 可编程预充电电流，10%-100% 无需外接防倒灌肖特基二极管 宽工作电压，最大达到18V 红绿LED充电状态指示 芯片温度保护，过流保护，欠压保护 电池温度保护、电池反接停机、短路保护 开关频率400KHz，可用电感4.7uH-22uH PWR_ON-电源、电池供电切换控制 小于1的充电电压控制精度 涓流、恒流、恒压三段充电，保护电池 采用QFN16 4mm*4mm 超小型封装 绝对最大额定值绝对最大额定值 静态输入电源电压（VIN） ：20V BAT：-8.4V20V BAT 短路持续时间：连续 最大结温：120
4、 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 应用应用 便携式设备、各种充电器 智能手机、PDA、移动蜂窝电话 MP4、MP5 播放器、平板电脑 航模 电动工具 对讲机典型应用典型应用 图 2 TP5100 为 8.4V 双节锂离子电池 1.5A 充电（150MA 预充）应用示意图 南京拓品微电子有限公司 TP5100 2 图 1 TP5100 为 4.2V 单节锂离子电池 1.5A 充电（150MA 预充）应用示意图 封装封装/订购信息订购信息 16 引脚 4mm*4mmQFN16 封装顶视图 （散热片可接地） 订单型号订单型号 TP5
5、100-QFN16 器件标记器件标记 TP5100 实物图片实物图片 南京拓品微电子有限公司 TP5100 3 TP5100 功能方框图功能方框图 图 3 TP5100 功能框图 南京拓品微电子有限公司 TP5100 4 电特性电特性 表1 TP5100电特性能参数 凡注表示该指标适合 8.4V、4.2V模式，否则仅指 8.4V，TRAR=25，VIN=12V，除特别注明。 符号符号 参数参数 条件条件 最小值最小值 典型值典型值 最大值最大值 单位单位 VIN 输入电源电压 4.5 12 18 V IRCC 输入电源电流 无电池模式，RRSR=0.1 待机模式（充电终止） 停机模式（CS=G
6、ND，VRinR80 82 %*VREG VRTEMP-L TEMP 引脚低端关机电压 43 45 %*VREG VRRECHRG 再充电电池门限电压 VRFLOATR-VRRECHRG 80 150 200 mV TRLIM 芯片保护温度 110 RRON 功率 FET“导通”电阻 170 m tRss 软启动时间 IRBATR=0 至IRBATR=0.1V/Rs 20 uS tRRECHARGE 再充电比较器滤波时间 VRBATR高至低 0.8 1.8 4 mS tRTERM 终止比较器滤波时间 IRBATR降至CR/10 以下 0.8 1.8 4 mS 南京拓品微电子有限公司 TP510
7、0 5 典型性能指标（典型性能指标（CS 设置为设置为 8.4V 锂电池充电模式）锂电池充电模式） 截止电压与电源电压关系 截止电压与环境温度关系 充电电流与电池电压关系 效率与电源电压关系 南京拓品微电子有限公司 TP5100 6 引脚功能引脚功能 VIN（引脚（引脚 1、4、5、16） ：输入电压正输入） ：输入电压正输入 端端。此管脚的电压为内部电路的工作电源， VIN的变化范围在 5V至 18V之间， 并通过一 个 10uF和 0.1uF的电容进行旁路。当VIN和 VRBATR压差低于 30mv时， TP5100 进入停机模 式，从而使IRBATR降至 1 A。 LX（引脚（引脚 2、
8、3） ：） ：内置内置 PMOSFETPMOSFET 功率管漏极功率管漏极 连接点连接点。LX 为 TP5100 的电流输出端与外部 电感相连作为电池充电电流的输入端。 PWR_ON-(引脚引脚 6)：电源切换控制引脚。：电源切换控制引脚。 当芯片接电源时，PWR_ON-被内部开关拉到低电平,驱动 PMOS 导通，当芯片不接电源时，PWR_ON-被内部开关拉到高电平为BAT 端电池电压，驱动 PMOS 关断。此引 脚可以用于电源供电切换， 也可用作检测电源上电建立是否正常。 GND（引脚（引脚 7） ：电源地） ：电源地。 VS（引脚（引脚 8） ：） ：输出电流检测的正极输入端输出电流检测的
9、正极输入端。 BAT（引脚（引脚 9） ：） ：电池电压检测端电池电压检测端。将电池 的正端连接到此管脚。 VREG（引脚（引脚 10） ：） ：内部电源内部电源。VREG 是一个 内部电源， 它外接一个0.1uF旁路电容到地， 可以最大驱动 5mA 负载。 TS（引脚（引脚 11） ：电池温度检测输入端） ：电池温度检测输入端。将 TS 管脚接到电池的 NTC（负温度系数热敏 电阻）传感器的输出端。如果 TS 管脚的电 压小于 VREG 的 45%或者大于 VREG 电压 的 80%，意味着电池温度过低或过高，则充 电被暂停。如果 TS 直接接 GND，电池温度 检测功能取消，其他充电功能正
10、常。 RTRICK （引脚（引脚 12） ： 涓流预充电流设置端） ： 涓流预充电流设置端。 将 RTRICK 引脚接地则预充电电流为 10% 设置恒流， 通过外接电阻可以设置预充电电 流。 如果 RTRICK 悬空则预充电电流等于恒 流电流。 CS（引脚（引脚 13） ：锂离子状态片选输入端） ：锂离子状态片选输入端。CS 端高输入电平（VREG）将使 TP5100 处于 锂离子电池充电 8.4V 关断电压状态。CS 端 悬空使TP5100处于锂离子电池4.2V关断电 压状态。低输入电平使 TP5100 处于停机状 态。 CS 端可以被 TTL 或者 CMOS 电平驱动 控制。 STDBY（
11、引脚（引脚 14） ：绿灯电池充电完成指） ：绿灯电池充电完成指示端示端。 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。 CHRG（引脚（引脚 15） ：红灯充电中状态指示） ：红灯充电中状态指示 端端。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。 南京拓品微电子有限公司 TP5100 7 工作原理工作原理 TP5100是专门为双节8.4V/单节4.2V锂离子电池而设计的开关型大电流充电器芯片， 利用芯片内部的功率晶体管对电池进行涓流、恒流和恒压充电。充电电流可以用外 部电阻编
12、程设定，最大持续充电电流可达2A，不需要另加防倒灌二极管。TP5100 包含两个漏极开路输出的状态指示输出端， 充 电状态指示端CHRG和电池充满状态指示输出端STDBY。 芯片内部的功率管理电路在芯片的结温超过 145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。 当输入电压大于芯片启动阈值电压和芯片使能输入端接高电平（VREG）或者悬空时，TP5100 开始对电池充电，CHRG管脚 输出低电平，表示充电正在进行。如果双节锂离子电池电压低于 5.8V （单节锂电子池电压低于 2.9V） ，充电器用小电流对电池进行涓流预
13、充电（预充电电流通过外接电阻可调） 。恒流充电电流由 VS 管脚和 VBAT 管脚之间的电阻确定。 当双节锂离子电池电压接近 8.4V（单节锂离子电池接近 4.2V）时，距离充电截止电压约 50mV（根据不同的电路连接电阻与电池内阻电压不同） ，充电电 流逐渐减小， TP5100 进入恒压充电模式。 当充电电流减小到截止电流时，充电周期结束，CHRG端输出高阻态，STDBY端输出低电位。 当电池电压降到再充电阈值 （双节锂离子电池 8.1V/单节锂离子电池 4.05V） 时， 自动开始新的充电周期。 芯片内部的高精度的电压基准源， 误差放大器和电阻分压网络确保电池端截止电压的精度在+-1%以内
14、， 满足了锂离子电池的充电要求。 当输入电压掉电或输入电压低于电池电压时， 充电器进入低功耗的停机模式，无需外接防倒灌二极管,电池从芯片的漏电接近 1uA。 充电截止电压选择充电截止电压选择 TP5100 具有双节/单节锂电池两种充电 截止电压的选择。当 CS 端连接高电位 VREG 时，为 8.4V 双节锂离子电池充电标准，截止电压 8.4V。当 CS 端悬空，为单节锂离子电池电池充电标准，截止电压 4.2V。当将 CS 端接低电平 GND 时，充电器停止充电。 TP5100 的 CS 端的复合设计，可以通过外部控制决定 TP5100 处于充电模式与停机 模式的切换。 当 CS 端悬空， 表
15、示 TP5100 为单节锂离子电池充电。 8.4V 双节锂离子电池充电状态与停机模式的切换。如图 4 所示，通过一个开漏输出端口与 CS 端连接， 如果 NMOS 管栅极输入低电平，N1 截止，此时 CS 端接高电平，则充电截止电压为 8.4V，TP5100 为双节锂离子电池充电。当 NMOS 管栅极输入高电平， N1 导通，此时 CS 端被下拉到 GND，TP5100为停机模式。VREG 引脚可以最大提供 5mA驱动电流，上拉电阻可选 1k-100k。 图 4 受外部控制的 8.4V 锂离子电池充电状 态与停机状态的切换 南京拓品微电子有限公司 TP5100 8 充电电流设置充电电流设置 电池充电的电流IRBAT R,由外部电流检测 电阻Rs确定， Rs可由该电阻两端的调整阈值 电压Vs和恒流充电电流的比值来确定， 恒流 状态下Rs两端的电压为 100mV。 图 5 电池的充电电流设置 设定电阻器和充电电流采用下列公式来计 算： BATSIVR1 . 0（电流单位 A，电阻单位） 举例： 需要设置充电电流 1A，带入公式计
