发 帖  
原厂入驻New

ISL9203R5220锂离子/锂聚合物电池充电器

2020-9-28 16:54:53  190 充电器
分享
0
ISL9203R5220是一个集成的单电池锂离子电池或锂聚合物电池充电器能在输入端工作电压低至2.4V。此充电器设计用于各种类型的交流适配器。当交流适配器是一个电压源。电池在CC/CV(恒流/恒压)曲线。这个充电电流可编程,外部电阻向上ISL9203R5220也可以与限流适配器一起工作,以最小化散热,其中ISL9203R5220结合了线性充电器和脉冲充电器。ISL9203R5220具有充电电流热折叠以保证印刷电路安全运行板的散热空间有限。附加特征包括过放电的预处理电池和热增强DFN封装。
200511103410.png" />
特征
单电池锂离子电池的完整充电器
散热非常低
集成通电元件和电流传感器
无需外部阻断二极管
1%电压精度
可编程电流限制高达1.5A
充电电流热折叠
接受多种类型的适配器
启动后保证运行至车辆识别号=2.65V
环境温度范围:-20°C至70°C
热增强DFN封装
提供无铅加退火(符合RoHS)
应用
手持设备,包括医疗手持设备
掌上电脑手机智能手机
便携式乐器、MP3播放器
自充电电池组
独立充电器
USB总线供电充电器
相关文献
技术简介TB363“处理和加工湿敏表面贴装器件(SMDs)“
技术简介TB379“热特性封装半导体器件
技术简介TB389“PCB土地图案设计和QFN封装表面安装指南
绝对最大额定值热信息
电源电压(车辆识别号)。-0.3至7伏
输出引脚电压(BAT、VSEN、v2P8)。-0.3至5.5V
信号输入电压(时间,IREF)。-0.3至3.2V
输出引脚电压(状态)。-0.3至7伏
充电电流。1.6甲
静电放电额定值
人体模型(根据MIL-STD-883方法3015.7)。4500伏
机器型号(根据EIAJ ED-4701方法C-111)。200伏
推荐操作条件
环境温度范围。-20°C至70°C
电源电压,车辆识别号。4.3伏至6.5伏
热阻(典型,注1、2)θJA(℃/W)θJC(℃/W)3x3 DFN包装。46 4个
最高结温(塑料包装)。150摄氏度
最高储存温度范围。-65°C至150°C
最高引线温度(焊接10s)。300摄氏度
注意:超过“绝对最大额定值”中列出的应力可能会对设备造成永久性损坏。这是一个压力等级和操作
在本规范操作章节中所述的上述条件或任何其他条件下的装置并不隐含。
笔记:
1.θJA在自由空气中测量,部件安装在具有“直接连接”功能的高效导热测试板上。见技术简报TB379。
2.θJC,“外壳温度”位置在包装底部外露金属垫的中心。见技术简报TB379。
电气规格典型值在车辆识别号=5V和25°C的环境温度下进行测试,最大值和最小值为保证环境温度在0°C到70°C之间,电源电压在4.3V到6.5V之间,除非另有说明。

电气规格典型值在车辆识别号=5V和25°C的环境温度下进行测试,最大值和最小值为保证环境温度在0°C到70°C之间,电源电压在4.3V到6.5V之间,除非另有说明。(续)

笔记:
3.精度包括除编程阻力公差外的所有误差。实际充电电流可能受到如果散热能力不足或充电器输入电压为太接近输出电压。
4.设计和特性保证通常为100°C±15%
5.由设计和特性保证。
典型工作性能典型工作性能的测试条件为:VIN=5V,TA=25oC,RIREF=RIMIN=80k'61527;,VBAT=3.7V,除非另有说明。



管脚说明
车辆识别码(Pin1)车辆识别号是输入电源。连接到墙壁适配器。
NC(引脚2)
这个针没有连接。状态(引脚3)状态是指示充电和禁止状态。当充电器正在给电池充电。它将被迫升高当充电电流降到亚胺时的阻抗。这么高阻抗模式将被锁定,直到充电循环或新的充电周期开始。
时间(引脚4)
时间销通过在这个引脚和GND之间连接一个定时电容器。振荡器还为充电器提供时间参考。
接地(引脚5)
GND是与系统接地的连接。
EN(针脚6)
EN是启用逻辑输入。将EN引脚连接到低禁用充电器或使其浮动以启用充电器。
V2P8(引脚7)
这是一个2.8V参考电压输出。该引脚输出输入电压高于POR时2.8V电压源阈值,否则输出为零。V2P8引脚可以是用作适配器存在的指示。
IREF(引脚8)
这是恒定充电的编程输入当前。充电器正常时保持在0.8V行动。
VSEN(引脚9)
VSEN是远程电压检测引脚。将此插脚连接为尽可能靠近蓄电池组正极连接。如果VSEN引脚是浮动的,它的电压降到零伏并且充电器在涓流模式下工作。
VBAT(针脚10)
VBAT是与电池的连接。通常为10μF当没有电池已连接。当连接电池时,只有0.1℉需要陶瓷电容器。


操作理论
ISL9203R5220是用于单电池的集成充电器锂离子或锂聚合物电池。ISL9203R5220功能当使用电压源适配器供电时,作为传统的线性充电器。当电流受限时适配器,充电器最大限度地减少散热常见于传统的线性充电器。作为线性充电器,ISL9203R5220在常用的恒流(CC)和恒压(CV)轮廓。恒定充电电流IREF是可编程的高达1.5A,外部电阻。充电电压VCH在整个推荐操作中具有1%的精确度条件范围。充电器总是在开始时电流为编程电流10%的电池一个充电周期,直到确认蓄电池电压高于最小快速充电电压VMIN。这种低电流预处理充电模式被称为涓流模式。验证需要15个周期的内部振荡器其周期可通过定时电容器编程。热折叠功能消除了热问题常见于线性充电器。充电器降低了充电电流自动作为IC内部温度升高到100°C以上以防止温度进一步升高。这个热折叠功能确保在印刷电路板(PCB)的热空间有限消散。充电器上有两个指示针,用于指示充电状态。V2P8输出2.8V直流电压当输入电压高于上电复位(POR)时可作为电源显示。这个引脚能够产生2毫安的电流,所以它也可以用于偏置外部电路。状态引脚是一个开路漏极逻辑输出,在充电循环并保持低电量直到充电结束(EOC)条件合格。当电池电压上升到充电阈值以上,并且充电电流低于EOC电流阈值。一次EOC条件合格,状态输出为高,锁紧。锁闩在开始时松开重新充电循环,当EN被切换时,或在芯片已通电。
如果ISL9203R5220未通电且未打开了EN管脚,但是电压降到了充电水平,然后设备重新进入充电模式。在这种情况下,充电器指示重新充电通过降低状态引脚来循环。当墙壁适配器不存在时,ISL9203R5220从电池中吸取小于1μA的电流。图18显示了传统的用恒压适配器供电的线性充电器。从上到下,曲线表示常量输入电压、蓄电池电压、充电电流和充电器中的功耗。功率耗散PCH由以下方程式给出:
其中ICHARGE是充电电流。最大功率耗散发生在CC模式的开始。这个集成电路能够耗散的最大功率为取决于印刷电路的热阻抗电路板(PCB)。图18用虚线显示了两个案例充电电流受到最大功率的限制热折叠式散热能力。当使用限流适配器时ISL9203R5220完全不同。图19显示了当电流限制适配器雇佣。操作需要对IREF进行编程高于适配器的限制电流ILIM,如所示图19。充电器工作在这种情况发生在CC模式下。

框图,图16,有助于理解操作。电流回路由电流放大器组成CA和感觉MOSFET QSEN。当前参考红外由IREF引脚编程。电流放大器
调节感应MOSFET QSEN的栅极,以便感应电流ISEN与参考电流IR匹配。这个主MOSFET QMAIN和传感MOSFET QSEN形成a电流镜,其比率为100000:1,即输出充电电流是红外线的十万倍。在CC模式下,电流回路试图增加电荷通过增强电流感MOSFET QSEN,使感应电流与参考电流匹配。另一方面手,适配器电流有限,实际输出电流永远不会满足当前引用的要求。作为结果,电流误差放大器CA继续增强QSEN和主MOSFET QMAIN,直到它们完全打开。因此,主MOSFET成为用电源开关代替线性调节装置。这个CC模式下的功耗变为:
其中RDS(ON)是主MOSFET为完全打开。这种力量通常比传统线性模式下的峰值功率。使用电流限制时的最差功耗适配器通常出现在CV模式的开头,如如图19所示。方程式1适用于模式。当使用一个非常小的PCB时阻抗比较大,可能是内部温度仍然可以达到热折叠阈值。在在这种情况下,IC通过降低充电电流,如充电中的虚线所示电流和功率曲线。适配器的适当设计可以进一步降低

图20显示了从充电到充电循环的线性充电器。更多下面给出了详细的应用程序信息。
应用程序信息
上电复位(POR)
当输入电压升高时,ISL9203R5220会自行复位高于POR上升阈值。V2P8引脚输出a2.8V电压,内部振荡器开始振荡内部定时器复位,充电器开始充电电池。状态引脚指示低逻辑信号。图20显示了从t0到t2段。ISL9203R5220具有一个典型的上升的POR阈值3.4V和2.4V的下降阈值。2.4V下降阈值保证充电器在电流有限的适配器下运行,以最小化散热。充电周期充电循环包括三种充电模式:滴流充电模式,恒流(CC)模式和恒压(CV)模式。充电循环总是从涓流模式开始直到蓄电池电压保持在VMIN(2.8V典型值)以上内部振荡器的15个连续周期。如果电池在15个周期内,电压降到VMIN以下计数器复位,充电器保持滴流模式。充电器在确认蓄电池电压高于VMIN。当电池组端子电压上升到最后充电电压VCH,CV模式开始。终点站在CV模式下,电压在恒定的VCH下调节,并且充电电流下降。充电电流下降后低于IMIN(IREF的1/10,见“充电结束(EOC)”一节)当前“了解更多详细信息)ISL9203R5220表示使用状态pin结束充电。充电操作不终止。充电周期中的信号如图所示在图20中t2点到t5点之间。如果之后的前16个周期内充电电流低于IMINVBAT超过VRECHRG电压。如果充电电流是在这16个周期后仍然低于IMIN,状态变高到指示充电结束。
以下事件将启动新的充电周期:波尔,电池电压降至充电阈值以下,或者,EN引脚从GND切换到浮动。下文将对这些事件进行进一步描述数据表。
充电
充电循环完成后,充电器继续在恒定电压下调节输出;但是pin表示充电完成。地位在电池电压降至充电阈值,VRECHRG(见电气规范)。然后状态pin变低充电循环从点t6开始。充电周期结束于点t7,状态引脚再次变高,如所示图20。

内部振荡器
内部振荡器建立定时基准。这个振荡周期可通过外部定时进行编程电容器,CtiME,如典型应用所示。这个振荡器将定时电容器充电至1.5V,然后在一段时间内放电至0.5V,电流均为10μA。TOSC周期为:周期的精度主要取决于精度电容和内部电流源。
充电电流编程
CC模式下的充电电流由IREF引脚。IREF的电压调节到0.8V参考电压。恒定时的充电电流当前模式是RIREF电阻器。因此,充电电流是,

表1显示了充电电流与选定的RIREF值。典型的涓流充电电流为编程值的10%恒流充电。表2显示了涓流充电当蓄电池电压在0伏到2.5伏之间。

注:表2和表1中的值未经测试,仅用于批量生产试验或在客户的产品中。充电结束(EOC)电流EOC电流IMIN设置充电器的电平开始用状态pin指示充电结束,如图20所示。充电器实际上没有停止充电。在ISL9203R5220中,EOC电流内部设置为CC充电电流的1/10,即,

在EOC处,状态信号升至高位并锁定。在重新充电或重新充电之前,锁闩不会复位循环开始。EOC电流的公差指南表3给出了选定的RIREF值。


注:表3中的数值未经测试,仅供参考在选择电阻值进行批量生产测试或在客户的产品。
充电电流热折叠
在线性充电器中,过热一直是一个问题。这个最大功耗通常在开始时出现当电池电压最小时的充电周期但是电荷电流是最大的。充电电流ISL9203R5220中的热折叠功能释放用户从过热的问题。图21显示了框图中的电流误差放大器CA。IR是参考资料。它是来自温度监测的电流封锁。它对充电电流没有影响,直到内部温度达到大约100°C;然后以1μa/℃的速率上升。当上升时,电流控制回路迫使感应电流ISEN同时减小速度。作为镜像电流,充电电流为100000乘以感应电流,并以100毫安/摄氏度,对于恒定充电电流的充电器设置为1A时,当内部温度上升至110°C。实际充电电流沉淀在100°C到110°C之间。通常充电电流不应低于IMIN因为热折叠。对于某些极端情况,如果如果发生这种情况,充电器不会指示充电结束,除非电池电压已经高于充电阈值。
2.8V偏置电压
ISL9203R5220提供2.8V电压,用于偏压内部控制和逻辑电路。这个电压也是可用于外部电路,如NTC热敏电阻电路。最大允许外部负载为2mA。适应症ISL9203R5220有两个指示:输入存在以及充电状态。输入状态由V2P8引脚和充电状态由状态pin。图22显示了V2P8引脚电压与输入电压。状态上拉电阻器状态引脚是一个开路漏极输出,需要一个外部上拉电阻器。建议从V2P8引脚拉到输入电压或2.8V。如果必须将STSTUS引脚拉到其他电压,则用户需要仔细检查ESD是否当输入电源断开。如果泄漏路径确实存在,需要一个外部晶体管来断开通路。图23显示了实现。如果状态pin是直接拉至VCC电压(图23中未显示),电流将从VCC流向状态引脚,然后通过ESD二极管连接到车辆识别号引脚。车辆识别号有任何泄漏由外部或内部电流路径引起的引脚在从VCC到地面的电流路径中。N沟道MOSFET Q1缓冲状态管脚。这个Q1的栅极连接到车辆识别号或V2P8引脚。当状态引脚输出逻辑低信号,Q1接通它的漏极也输出一个低信号。当状态为高时阻抗,R1将Q1漏极拉高。当输入电源被切断,Q1栅极电压也被切断,因此Q1排放保持在高位。
关闭
拉动EN销可以关闭ISL9203R5220接地。当关闭时,充电器通常消耗较少输入功率和2.8V输出的电流小于30μA在V2P8引脚也关闭。需要的是用漏极开路或集电极开路逻辑输出驱动,因此当充电器启动时,EN引脚浮动。如果EN-pin由外部源驱动,即POR阈值电压会受到影响。

输入输出电容器的选择通常任何类型的电容器都可以用于输入以及输出。使用0.47℉或更高值的陶瓷建议使用输入电容器。当电池连接到充电器,输出电容器可以是任何陶瓷类型,其值高于0.1μF。但是,如果充电器有可能被用作LDO线性充电器调节器,建议使用10μF钽电容器。注意充电器总是通过15个周期的VMIN充电电流上升到如前所述,恒定电荷电流。因此,当作为LDO使用时,系统应确保不加载在15次循环验证结束前完整的。使用限流适配器ISL9203R5220可以使用电流限制适配器显著降低充电。请参阅ISL6292数据表,
布局建议

ISL9203R5220内部热折叠功能限制内部温度达到时的充电电流大约100°C。以便最大化电流性能,非常重要的是封装已正确焊接至电路板并已连接通过热通道连接到其他层。更多的热通孔和更多的铜附着在裸露的衬垫上通常会导致更好的热性能。另一方面,数字过孔的数量受焊盘尺寸的限制。3x3 DFN包装允许8通孔放在两行。因为别针在3x3 DFN的包装上只有两面,顶部一样多铜层应尽可能连接到使热阻抗最小化的外露衬垫。参考用于布局示例的ISL6292评估板


评论

高级模式
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容图片侵权或者其他问题,请联系本站作侵删。 侵权投诉
发经验
关闭

站长推荐 上一条 /8 下一条

快速回复 返回顶部 返回列表