三节四节五节六节锂电池充电管理icSLM6900Word格式文档下载.docx
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C
D
V
N
最大结温:
145℃
G
R
电动工具
P
工作环境温度范围:
-40℃~85℃
锂电池或磷酸铁锂电池
贮存温度范围:
-65℃~125℃
引脚温度(焊接时间
10秒):
260℃
GND
PVCC
VCC
ISP
EP
NCHRG
ISN
NSTDBY
NC
CLPB
TEF
NSM
O
引脚
名称
说明
1
驱动管驱动电压输入
2
芯片电源输入
3
电池充电指示
4
电池完成指示
__________________________________________引脚说明
PVCC、VCC(引脚1、2):
输入电源电压端。
NCHRG(引脚3):
充电状态指示端。
当充电器向电池充电时,该管脚被内部开关拉至低电平,表示充电正在进行;
否则该管脚处于高阻态。
NSTDBY(引脚4):
充电完成指示端。
当电池充电完成时,该管脚被内部开关拉至低电平,表示充电完成。
NTC(引脚5):
电池温度检测端,将此端接到电池的负温度系数的热敏电阻,若不用这功能,
则悬空或接VCC,接地则关闭充电功能。
SEL(引脚6):
电池输出电压方案选择端。
若此端接地,则选择为三节锂电池方案;
若接VCC,则为四节锂电池方案;
若悬空,则电池电压由外接分压电阻决定。
COMP(引脚7):
充电环路稳定性补偿端。
接一个串联的电阻和电容到地。
FB(引脚8):
电池电压反馈端。
在SEL接GND或VCC时,可串联电阻稍微提高充饱电压,
以补偿线路和电池内阻损耗,在SEL悬空时,FB端固定为1.2V,由外接外压电阻决定电池充饱电压。
ISN(引脚10):
充电电流检测负端。
将此端接到充电电流设置电阻的负端。
ISP(引脚11):
充电电流检测正端。
将此端接到充电电流设置电阻的正端。
GND、PGND(引脚12、13):
电源地。
直流电特性
GVC(引脚14):
驱动管栅电压钳位。
此端跟
VCC之间接个100nF
的电容,使外接驱动管
(如无特别说明,VIN=15V,TA=25℃)
栅电压钳制在不低于VCC-6.3V的范围内。
DRV(引脚16):
外接PMOS管栅极驱动端。
此端电压被GVC钳制在VCC-6.3V
范围之内,
符使号外接PMOS管可参选数用低VGS的型号,以提高条充件电效率,降低成最本小。
值
典型值
单
最大值
位
VIN引脚
Icc
输入电源电压
4.5
28
9、15为空脚,使用时可接地或悬空。
输入电源电流
待机模式(充电终止)
0.75
1.5
mA
停机模式(VIN<
VBAT
35
uA
或VIN<
VUV,或CEL接
地)
稳定输出(浮充)电压
SEL接地
12.47
12.60
12.73
VFLOAT
SEL接高,VIN=20V
16.63
16.80
16.97
VFB
SEL悬空
1.188
1.20
1.212
BAT脚漏电流
VBAT=VFLOAT+0.2V
10
15
IBAT
VUV或NTC接
快充充电电流
VBAT>
VTRIKL,
2.2
2.4
2.6
A
ICHRG
RS=0.05ohm,电流模
式
涓流充电电流
VBAT<
550
ITRIKL
INTC
NTC脚电流
45
50
55
VNTCH
NTC脚高端翻转电压
1.46
VNTCH_HYS
NTC脚高端翻转电压迟滞
100
mV
VNTCL
NTC脚低端翻转电压
190
VNTCL_HYS
NTC脚低端翻转电压迟滞
40
再充电电池门限电压
SEL接低
450
VRECHRG
SEL接高,VIN=20V
600
f
250
3.6
350
%VFB
振荡频率
300
KHz
OSC
DMAX
最大占空比
95
%
VDRV-H
DRV高电平
VCC-VDRV
60
VDRV-L
DRV低电平
6.5
7.5
t
DRV上升时间
LOAD
=1.5nF
30
ns
r
tf
DRV下降时间
CLOAD=1.5nF
tSS
软启动时间
ms
tRECHRG
再充电比较器滤波时间
tTERM
充饱截止比较器滤波时间
________________工作原理
SLM6900是一款支持多类型锂电池或磷
酸铁锂电池的充电电路,它预置了三节或四节锂电池充电模式,同时,也支持通过外围分压
电阻调节的其它输出电压模式。
它是采用
300KHz固定频率的同步降压型转换器,具有极
高的充电效率,支持大功率充电,自身发热量极小。
SLM6900包含两个漏极开路输出的状态指示端,充电状态指示端NCHRG和充电满状态指示端NSTDBY。
当输入电压大于电源低电压检测阈值,SLM6900开始对电池充电,NCHRG管脚输出低电平,表示充电正在进行。
如果电池电压低
于VTRIKL,充电器用小电流对电池进行涓流预充电。
恒流模式对电池充电时,充电电流由电阻
RS确定。
当电池电压接近VFLOAT时,充电电流将逐渐减小,SLM6900进入恒压模式。
当充电电流减小到充电结束阈值时,充电周期结束,NCHRG端输出高阻态,NSTDBY端输出低电平。
充电截止电流阈值是ITERM。
当电池电压降到再充电阈值以下时,SLM6900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
网络确保电池端调制电压的精度在1%以内,满足了锂离子电池和锂聚合物电池精确充电的要
设定电阻器和充电电流采用下列公式来计算:
RS=0.12/IBAT(电流单位A,电阻单位Ω)
举例:
需要设置充电电流1.2A,带入公式计算得
RS
IBAT
0.1ohm
1.2A
0.067ohm
1.8A
0.05ohm
2.4A
0.033ohm
3.6A
表1.RS与充电电流对应关系
_______________充电终止
当充电电流在达到最终充满电压之后
降至约ITERM时,充电循环被终止。
芯片内部含有充电电压电流监测模
块,当监测到充电电压达到VFLOAT,充电
电流低于ITERM时,SLM6900即终止充电循环,在这种状态下,BAT引脚上的所有负载都必须由电池来供电。
在充满待机模式中,SLM6900对BAT引脚电压进行连续监控。
如果该引脚电压
当电池未接时,NCHRG脚输出脉冲。
当BAT管脚的外接电容为10uF时NCHRG闪烁频率约1-4Hz。
当不需要指示功能时,将不用的
状态指示输出接到地。
充电状态
红灯
绿灯
充电
亮
灭
电池充满
欠压,电池温度过高
或过低,电池短路
电池未连接,BAT绿灯亮,红灯闪烁
脚连接10uF电容F=1~4Hz
表2:
充电状态与指示灯对应关系
_______________电池温度监测
为了防止温度过高或者过低对电池造成损坏,SLM6900内部集成有电池温度监测电路。
电池温度监测通过监测紧贴电池的负温度
系数的热敏电阻实现。
该热敏电阻连接在NTC
与GND之间。
电感选择
芯片内部,NTC管脚连接到两个电压比较为了保证系统稳定性,在预充电和恒流
器的输入端,其低电压阈值为190mV,对应正
充电阶段,系统需要保证工作在连续模式
常温度范围的上限温度点;
高电压阈值为
(CCM)。
根据电感电流公式:
1.46V,对应正常温度范围的下限温度点。
如果
1VINVBAT
则芯片正
NTC管脚的电压处于这个范围之内,
ΔI
IN
VBAT
常充电,否则表示L
电FS池的温度太V高或者太低,
充电过程将被暂停。
其中I为电感纹波、FS为开关频率,为了保
NTC管脚的上拉电流为50uA,所以负温
证在预充电和恒流充电均处于CCM模式,I
度系数的热敏电阻值在25℃是应该为10KΩ,
取预充电电流值,即为恒流充电的1/10,根据
在上限温度点时其值约为3.8KΩ(约对应
输入电压要求可以计算出电感值。
52℃),下限温度点时其值约为29KΩ(约对应
电感取值10uH~20uH。
-1℃)。
用户可以根据具体需要选择合适的型
电感额定电流选用大于充电电流,内阻较
号。
小的功率电感,同时为保证有较低的电磁辐射,电感最好为贴片式屏蔽电感。
________________二极管选择
典型应用图中的D1和D2均为肖特基二极管。
D1的作为是防止电池电流反灌到输入端,D2是电感的续流二极管。
这两个二极管的电
流能力均至少要比充电电流大,耐压也要大于
最高输入电压。
如果不用防反灌二极管D1,充电电路也
能正常工作,并且由于减去了D1上的功耗,
如果需要调整上限温度或下限温度保护点,用户可以通过同热敏电阻并联或串联一个普通电阻来实现。
如果电池温度监测功能不需要,可以使NTC脚悬空,或者接到VIN。
___________________片外功率管选择
SLM6900的DRV管脚用于驱动片外功
率型PMOS场效应晶体管。
该PMOS管的性能,会直接影响到电池的充电效率和稳定性。
SLM6900内部设有PMOS晶体管栅电压钳位电路,能把片外功率管的栅电压开启
电压VGS钳制在6.5V左右,因此,片外功率管可以选用低VGS的型号,而不用担心由于输入电压远超栅耐压而损坏外设。
一般情况
下,低VGS型号的MOS管,具有更低的价格和更高的导通性能,从而使充电效率更高。
____________________输入、输出电容
输入和输出的电容直接会影响到充电电路工作的稳定性。
输入电容对输入电压起滤
波作用,需要吸收SLM6900工作布时板PMOS考虑
______________PCB
管开关产生的较大纹波电流,因此输入电容
良好的PCB设计对于保证SLM6900充电必须要有足够的滤波能力。
建议用多个低
电路长期稳定工作非常重要。
ESR的陶瓷电容并联,以获得更好的滤波效
果。
SLM6900在充电时,DRV脚处于不断的开
关状态,为了使EMI最小,输入电容、片外
输出电容可以降低输出端的纹波电压、
PMOS场效应管、两个肖特基二极管、电感等改善瞬态特性,一般情况下,10uF~22uF的
的走线必须尽可能短,输入电容应该靠近陶瓷电容即可满足应用要求。
PMOS管的源极。
同时为了减小开关纹波对SLM6900的干扰,在VIN与GND之间也应该布一个电容,这个电容要靠近SLM6900。
连接COMP引脚的补偿电容应该在
SLM6900的GND返回或离它尽可能近,这样会防止GND、PGND噪声扰乱环路的稳定性。
作为电流检测脚,ISP和ISN应该直接接到
RS电阻两端,以获得最精确的充电电流监测结
SLM6900芯片本身发热量极小,但是片外功率型器件如PMOS、二极管、电感等,会在
大功率充电时产生较大的热量,PCB板的面积必须考虑要拥有足够的散热能力,以满足长时
间稳定可靠的工作。
___________________________________________典型应用
图1.典型应用电路
(预置三节及四节锂电池充电模式)
_____________________________________________典型应用
图2.典型应用电路
(外围分压电阻调节的其它输出电压模式)
____________________________________________封装描述
QFN3x3-16L封装外形尺寸
符号
毫米
英寸
MIN.
MAX.
0.70
0.80
0.028
0.031
A1
0.00
0.05
0.000
0.002
b
0.18
0.30
0.007
0.012
E
2.90
3.10
0.114
0.122
D1
1.70
0.067
E1
e
0.50
0.020
L
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- 三节 五节 锂电池 充电 管理 icSLM6900