多节锂电充电管理系统ICHB6290.docx
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多节锂电充电管理系统ICHB6290
开关型锂/铅酸电池充电管理芯片HB6290
功能特性简述
●适用于2至4节锂离子/锂聚合物,2节铅酸电池高效率电流模PWM充电器
●0.5%的充电电压控制精度
●可编程充电电流控制
●恒压充电电压值可通过外接电阻微调
●智能电池检测
●软启动
●开关频率600KHz
●LED充电状态指示
●短路检测,保护
●电池充电过压保护
●输入管脚最大耐压20V
●外置电池温度检测
●置充电时间限制
●工作环境温度围:
-20℃~70℃
●MSOP-10封装
●可选型号
HB6290B二节锂电
HB6290C三节锂电
HB6290D四节锂电
HB6290F12V铅酸电池
应用
●手持设备
●充电器
●移动仪器
概述
HB6290为开关型1至4节锂离子/锂聚合物,单节或2节铅酸电池充电管理芯片,非常适合于便携式设备的充电管理应用。
HB6290集高精度电压和电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体,采用MSOP-10封装。
HB6290对电池充电分为三个阶段:
预充(Pre-charge)、恒流(CC/ConstantCurrent)、恒压(CV/ConstantVoltage)过程,恒流充电电流通过外部电阻决定,恒压充电电压可通过外部电阻微调。
HB6290集成电池温度检测,过压及短路保护,确保芯片安全工作。
HB6290集成智能电池检测功能及超时错误恢复功能,方便用户使用。
典型应用电路
管脚定义
HB6290MSOP-10封装
序号
符号
I/O
描述
1
STAT1
O
(STAT1)绿
(STAT2)红
描述
2
STAT2
O
灭
灭
没有充电或无电池
灭
亮
正在充电
亮
灭
充电完成
灭
0.5Hz脉冲
故障状态(超时和过压)
灭
2Hz脉冲
故障状态(充电暂停)
3
VCC
I
输入电源
4
GATE
O
输出开关驱动
5
GND
-
模拟地
6
NTC
-
电池温度检测输入端,外接热敏电阻到地,或取消直接接地
7
BAT
I
电池检测输入端&电流检测输入负端
8
SNS
I
电流检测输入正端
9
ISET
I
外接电阻设置预充电,恒流充电和截止充电电流
10
VTRIM
I
外接电阻,与地或者与BAT脚之间,微调恒压值
模块功能框图
推荐工作条件
最小
典型
最大
单位
电压围
STAT1,STAT2,VCC
0
20
V
VCC-GATE
0
8
V
VTRIM,BAT,SNS
0
14
V
ISET,NTC
0
6
V
SNS-BAT
-0.2
0.2
V
工作结温
0
125
℃
电气参数
典型情况Temp=25℃VCC=10V
参数
符号
测试条件
最小
典型
最大
单位
输入电流
VCC供电电流
IVCC
开关模式
10
mA
电池SLEEP放电电流
ISLP
VCC 10 µA 电压调整 输出恒压 VOREG 单节锂电池 4.2 V 双节锂电池 8.4 三节锂电池 12.6 四节锂电池 16.8 单节铅酸电池 7.2 双节铅酸电池 14.4 输出恒压精度 -0.5% +0.5% 电流调整 检测电阻RSNS两端电压 VIREG 快速充电 且RISET=20kΩ 100 mV 恒流设置电压 VISET VLOWV 1 V 恒流设置系数 KISET 2000 V/A 总充电时间 TALL 4.5 h 预充电 预充电检测电阻RSNS两端电压 VIPRE 预充电;锂电池 且RISET=20kΩ 40 mV 预充电检测电阻RSNS两端电压 VIPRE 预充电;铅酸电池 且RISET=20kΩ 20 mV 预充电转快充阈值电压 VLOWV 单节锂电池 3 V 双节锂电池 6 三节锂电池 9 四节锂电池 12 单节铅酸电池 5.2 双节铅酸电池 10.4 转换延迟时间 电压上升沿 30 ms 预充电时间 TPRE 1800 s 充电截止 充电截止检测电阻RSNS两端电压 VITERM 快速充电;锂电池 且RISET=20kΩ 10 mV 充电截止检测电阻RSNS两端电压 VITERM 快速充电;铅酸电池且RISET=20kΩ 20 mV 延迟时间 电压上升或者下降 30 ms 充电截止计时电阻RSNS两端电压 VITAPE 快速充电;锂电池 且RISET=20kΩ 20 mV 充电截止计时电阻RSNS两端电压 VITAPE 快速充电;铅酸电池且RISET=20kΩ 40 mV 延迟时间 电压下降沿 30 ms TAPE截止计时 TTAPE 1800 s 再充电电压 再充电阈值电压 VRCH 单节锂电池 4.1 V 双节锂电池 8.2 三节锂电池 12.3 四节锂电池 16.4 单节铅酸电池 6.4 双节铅酸电池 12.8 延迟时间 电压下降沿 30 ms STAT1和STAT2驱动输出 低电平输出饱和电流STATx IO 输出电压0.5V 10 mA 电池温度检测 NTC输出电流 INTC VNTC=0.4V 40 µA NTC高温阈值 VNTC-HOT VNTC下降沿 200 mV NTC低温阈值 VNTC-COLD VNTC上升沿 1.23 V 延迟时间 电压上升和下降沿 30 ms UVLO欠压及睡眠模式 IC使能电压阈值 VUVLO VCC上升,单节锂电池 4.2 V 双节,三节,四节锂电池 8.4 单节铅酸 6.8 双节铅酸 8.4 IC使能迟滞 VHYS 每节电池 200 mV 睡眠模式 VSLPR VCC-VBAT上升 400 mV VSLPF VCC-VBAT下降 200 PWM 开关振荡频率 FOSC 600 kHz 最大占空比 DMAX 98 % 最小占空比 DMIN 0 % 电池检测 超时错误检测电流 IDETECT VBAT 2 mA 放电电流 IDISCHRG1 400 uA 放电时间 TDISCHRG1 1 s 唤醒电流 IWAKE 2 mA 唤醒时间 TWAKE 0.5 s 截止放电电流 IDISCHRG2 充电截止,VBAT= 400 µA 截止放电时间 TDISCHRG2 250 ms 保护 过压保护阈值 VOVP 117 %VOREG 短路BAT电压阈值 VSHORT BAT下降,单节锂 2 V 双节锂电池 4 三节锂电池 6 四节锂电池 8 单节铅酸电池 2.8 双节铅酸电池 3.2 短路电流 ISHORT VBAT<=VSHORT 25 mA 置温度保护阈值 TTEMP 150 ℃ 温度迟滞 THYS 25 GATE驱动输出 上升时间 TR CGATE=2nF,10%to90% 20 ns 下降时间 TF CGATE=2nF,90%to10% 50 驱动输出clamp电压 VCLAMP VCC>8 VCC-7 V VCC<8 0 典型波形 图1快冲模式开关驱动波形 图2恒压模式开关驱动波形 工作流程图 功能描述 充电流程 电池检测 对于电池不在的情形,BAT脚的电压会在0和VOVP之间不断翻转直到新电池插入。 睡眠模式 移除输入电源进入睡眠模式。 当VCC电压低于UVLO阈值,或VCC低于VBAT+250mV,HB6290进入睡眠模式,电池放电电流达到最小。 充电电流设定 电池恒流充电电流值ICHARGE由下式计算可得: 其中,VISET是ISET脚的输出电压,在恒流充电阶段为1V,在预充电阶段为0.2V。 RSNS为外部电流检测电阻,KISET为增益系数,单位为V/A。 在恒流充电电流确定之后,对于锂电池,预充电电流为40%*ICHARGE,而充电截止电流为10%*ICHARGE。 对于铅酸电池,预充电电流为20%*ICHARGE,而充电截止电流为20%*ICHARGE。 充电截止电流 在恒压阶段,充电电流在RSNS电阻两端的压降减少到VITERM,HB6290部产生EOC信号,充电截止。 同时,当充电电流在RSNS电阻两端的压降为VITERM的两倍时,芯片部会产生一个TAPE信号,如果在半个小时后充电电流仍然没有下降到VITERM,充电截至。 充电电压设定 电池电压检测BAT和GND脚之间的压差。 对于锂电池,当每节电池电压低于2V时进入短路电流检测模式;当每节电池电压低于3V时进入预充电模式;每节电池充电截止电压为4.2V。 充电完成后,如果每节电池由于电流泄露下降到4.1V以下时,进入再充电周期。 对于铅酸电池,当单节电池电压低于2.8V,双节电池低于3.2V时进入短路电流检测模式;当每节电池电压低于5.2V时进入预充电模式;每节电池充电截止电压为7.2V。 充电完成后,如果每节电池由于电流泄露下降到6.4V以下时,进入再充电周期。 电池温度检测 HB6290外接NTC热敏电阻到地,监测电池温度并当温度在阈值之外时中止充电。 当NTC脚电压在高温时低于200mV或者低温时高于1.23V,HB6290将暂停充电并且部时钟停止计时。 当NTC检测电压回复正常围,继续充电并恢复计时。 NTC热敏电阻应该紧邻电池包装放置。 取消电池温度检测功能,只需要将NTC脚接地即可。 充电状态指示 开漏输出脚STAT1(绿灯)和STAT2(红灯)指示如下表。 STAT1(绿灯) STAT2(红灯) 指示状态 灭 灭 没有充电,无电池或睡眠模式 灭 亮 正在充电 亮 灭 充电完成 灭 0.5Hz脉冲 故障状态(超时或过压) 灭 2Hz脉冲 故障状态(充电暂停) 超时错误恢复 由工作流程图所示,HB6290提供充电超时错误(包括预充电超时和总充电时间超时)的恢复机制。 总结如下: 情况1: VBAT电压大于再充电阈值电压并发生超时错误。 恢复机制: 由于电池对负载放电,自放电或者是电池移除,使得电池检测电压降到再充电阈值电压以下,此时,HB6290清除错误状态,并进入无电池检测过程。 此外,上电复位可以清除这种超时错误状态。 情况2: VBAT电压低于再充电阈值电压并发生超时错误。 恢复机制: 发生这种情况时,HB6290使能一个IDETECT电流。 这个小电流可用来检测电池在不在。 只要电池电压低于再充电电压,该电流一直保持。 如果电池电压高于再充电电压,那么HB6290取消IDETECT电流,并执行情况1的恢复机制。 就是一旦电池电压又低于再充电阈值电压时,HB6290清除超时错误,并进入无电池检测过程。 上电复位也可以清除这种超时错误状态。 输出过电压保护 HB6290置过电压保护功能。 当电池电压过高时,比如说电池突然移除时产生的过电压,该功能可以保护器件本身和其他元器件。 当检测到过电压时,该功能立即关闭PWM,并指示错误。 当电池电压低于再充电阈值电压时,该错误解除。 恒压输出的微调 测出恒压输出的电压值VCV,把VCV向上微调,将微调电阻RTRIM接在VTRIM脚与地之间;把VCV向下微调,将微调电阻RTRIM接在VTRIM脚与BAT脚之间。 电阻RTRIM阻值大小公式为: a.单节锂电池 b.双节锂电池 c.三节锂电池 d.四节锂电池 e.单节铅酸电池 f.双节铅酸电池 其中R=40kΩ。 封装和包装尺寸
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- 多节锂电 充电 管理 系统 ICHB6290