三節(jié)／四節(jié)／五節(jié)／六節(jié)鋰電池充電管理icSLM

1、三節(jié)/四節(jié)/五節(jié)/六節(jié)鋰電池充電管理ic概述三節(jié)/四節(jié)/五節(jié)/六節(jié)鋰電池充電管 理ic (SLM6900)是一款支持多類型鋰電池或 磷酸鐵鋰電池的充電電路，它預(yù)置了三節(jié)或 四節(jié)鋰電池充電模式，同時(shí)，也支持通過(guò)外 圍分壓電阻調(diào)節(jié)的其它輸出電壓模式。它是 采用300KHZ固定頻率的降壓型開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器， 因此具有很高的充電效率，自身發(fā)熱量極小。包括完整的充電終止電路、自動(dòng)再充電 和一個(gè)精確度達(dá) 土 1.0%的充電電壓控制電路， 內(nèi)部集成了輸入低電壓保護(hù)、輸出短路保護(hù)、 電池溫度保護(hù)等多種功能。(SLM6900)采用 QFN3*3-16L 封裝，外圍 應(yīng)用簡(jiǎn)單，作為大容量電池的高效充電器。特性寬電壓輸入

2、范圍300KHZ固定開(kāi)關(guān)頻率預(yù)設(shè)三節(jié)或四節(jié)鋰電池輸出電壓 或充飽電壓通過(guò)外圍分壓電阻設(shè)置 輸出電壓精度達(dá)到 土 1.0% 充電狀態(tài)雙輸出、無(wú)電池和故障狀 態(tài)顯示低電壓涓流充電功能軟啟動(dòng)限制了浪涌電流電池溫度監(jiān)測(cè)功能極高的防浪涌電壓能力采用帶散熱片的QFN3*3-16L封裝最大額定值COMP : -0.3V7.5VVIN :-0.3V60V （瞬時(shí)）-0.3V30V （連續(xù)）_應(yīng)用其它腳:-0.3VVIN+0.3VBAT短路持續(xù)時(shí)間：連續(xù) 最大結(jié)溫：145 C工作環(huán)境溫度范圍：-40 C 85 貯存溫度范圍：-65 C 125 C 引腳溫度(焊接時(shí)間10W：VCC手持設(shè)備 筆記本電(腦 便協(xié)式工

3、業(yè)或醫(yī)療設(shè)備V C C電動(dòng) C鋰電池一1匚I匚工具或磷NCHRGNSTDBY礦廠- I IJ 匚EP引腳功能表麥鐵鋰電池GNDISPISNNCn n n nDelPMOCLESCRN引腳名稱說(shuō)明1PVCC驅(qū)動(dòng)管驅(qū)動(dòng)電壓輸入2VCC芯片電源輸入3NCHRG電池充電指示引腳說(shuō)明PVCC、VCC（引腳1、2）:輸入電源電壓端。NCHRG（弓I腳3）:充電狀態(tài)指示端。當(dāng)充電器向電池充電時(shí)，該管腳被內(nèi)部開(kāi)關(guān)拉至低電 平，表示充電正在進(jìn)行；否則該管腳處于高阻態(tài)。NSTDBY（弓|腳4）:充電完成指示端。當(dāng)電池充電完成時(shí)，該管腳被內(nèi)部開(kāi)關(guān)拉至低電平， 表示充電完成。否則該管腳處于高阻態(tài)。NTC（引腳5）:電

4、池溫度檢測(cè)端，將此端接到電池的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，若不用這功能，則懸空或接VCC，接地則關(guān)閉充電功能。SEL（引腳6）:電池輸出電壓方案選擇端。 若此端接地，則選擇為三節(jié)鋰電池方案； 若接VCC , 則為四節(jié)鋰電池方案；若懸空，則電池電壓由外接分壓電阻決定。COMP（引腳7）:充電環(huán)路穩(wěn)定性補(bǔ)償端。接一個(gè)串聯(lián)的電阻和電容到地。FB（引腳8）:電池電壓反饋端。在SEL接GND或VCC時(shí)，可串聯(lián)電阻稍微提高充飽電壓， 以補(bǔ)償線路和電池內(nèi)阻損耗，在 SEL懸空時(shí)，F(xiàn)B端固定為1.2V，由外接外壓電阻決定電 池充飽電壓。ISN（引腳10）:充電電流檢測(cè)負(fù)端。將此端接到充電電流設(shè)置電阻的負(fù)端。GND、

5、PGND（引腳 12、13）:電源地。 ISP（引腳11）:充電電流檢測(cè)正端。將此端接到充電電流設(shè)置電阻的正端。 直流電特性此端跟VCC之間接個(gè)100nF的電容，使外接驅(qū)動(dòng)管DRV（弓符號(hào)外接卩腳16）:外接PMOS管柵極|PMOS管可選用低VGS的型驅(qū)動(dòng)端。此端電壓被GV（ 理號(hào)，以提高充電效率，降低；鉗制在、i成最小值fCC 6.3V典型值范圍之內(nèi)，取大值單位VI引腳9、輸入為空電壓使用時(shí)可接地或懸空。4.528VIcc輸入電源電流待機(jī)模式（充電終止）0.751.5mA停機(jī)模式（VINV bat 或VINV uv,或 CEL 接 地）35uAV FLOAT穩(wěn)定輸出（浮充）電壓SEL接地12

6、.4712.6012.73VSEL 接高，VIN=20V16.6316.8016.97VVfbSEL懸空1.1881.201.212VI BATBAT腳漏電流VBAT = V FLOAT + 0.2V1015uA停機(jī)模式（VINVbat 或 VINVtrikl ,RS=0.05ohm，電流模式2.22.42.6AITRIKL涓流充電電流VbatVtrikl ,RS=0.05ohm，電流模550mA柵電壓鉗制在不低于 VCC-6.3V的范圍內(nèi)。INTCNTC腳電流455055uAVNTCHNTC腳高端翻轉(zhuǎn)電壓1.46VVNTCH_HYSNTC腳高端翻轉(zhuǎn)電壓遲滯100mVVNTCLNTC腳低端翻轉(zhuǎn)

7、電壓190mVVNTCL_HYSNTC腳低端翻轉(zhuǎn)電壓遲滯40mVVRECHRG再充電電池門(mén)限電壓SEL接低450mVSEL 接高，VIN=20V600mVSEL懸空3.6%VfbfOSC振蕩頻率250300350KHzDMAX最大占空比95%V DRV-HDRV高電平Vcc-Vdrv60mVV DRV-LDRV低電平Vcc-Vdrv6.57.5VtrDRV上升時(shí)間Cload=1.5 nF30nstfDRV下降時(shí)間Cload=1.5 nF30nstSS軟啟動(dòng)時(shí)間30mstRECHRG再充電比較器濾波時(shí)間10mstTERM充飽截止比較器濾波時(shí)間10ms 工作原理SLM6900是一款支持多類型鋰電池

8、或磷 酸鐵鋰電池的充電電路，它預(yù)置了三節(jié)或四節(jié) 鋰電池充電模式，同時(shí)，也支持通過(guò)外圍分壓 電阻調(diào)節(jié)的其它輸出電壓模式。它是采用 300KHZ固定頻率的同步降壓型轉(zhuǎn)換器，具有極高的充電效率，支持大功率充電，自身發(fā)熱量 極小。SLM6900包含兩個(gè)漏極開(kāi)路輸出的狀態(tài)指 示端，充電狀態(tài)指示端NCHRG和充電滿狀態(tài)指 示端 NSTDBY。當(dāng)輸入電壓大于電源低電壓檢測(cè)閾值， SLM6900開(kāi)始對(duì)電池充電，NCHRG管腳輸出低電平，表示充電正在進(jìn)行。如果電池電壓低 于VTRIKL ,充電器用小電流對(duì)電池進(jìn)行涓流預(yù)充 電。恒流模式對(duì)電池充電時(shí)，充電電流由電阻 RS確定。當(dāng)電池電壓接近 VFLOAT時(shí)，充電電

9、流 將逐漸減小，SLM6900進(jìn)入恒壓模式。當(dāng)充電 電流減小到充電結(jié)束閾值時(shí)，充電周期結(jié)束， NCHRG端輸出高阻態(tài)，NSTDBY端輸出低電平。充電截止電流閾值是 ITERM。當(dāng)電池電壓降到再充電閾值以下時(shí)， SLM6900自動(dòng)開(kāi)始新的充電周期。芯片內(nèi)部的 高精度的電壓基準(zhǔn)源，誤差放大器和電阻分壓 網(wǎng)絡(luò)確保由池端調(diào)制由壓的精度在1%以內(nèi) 滿設(shè)定電阻器和充電電流采用下列 公式來(lái)計(jì)算：RS=0.12 / I BAT （電流單位A，電阻 單位Q）舉例：需要設(shè)置充電電流1.2A，帶入公式計(jì)算得Rs=0.1QRsIbat0.1 ohm1.2A0.067 ohm1.8A0.05 ohm2.4A0.033

10、ohm3.6A表1. RS與充電電流對(duì)應(yīng)關(guān)系充電終止當(dāng)充電電流在達(dá)到最終充滿電壓之后 降至約ITERM時(shí)，充電循環(huán)被終止。芯片內(nèi)部含有充電電壓電流監(jiān)測(cè)模塊，當(dāng)監(jiān)測(cè)到充電電壓達(dá)到VFLOAT，充電電流低于Iterm時(shí)，SLM6900即終止充電循 環(huán)，在這種狀態(tài)下，BAT引腳上的所有負(fù)載都必須由電池來(lái)供電。在充滿待機(jī)模式中，SLM6900對(duì)BAT得更好的濾波效SLM6900在充電時(shí)，DRV腳處于不斷的開(kāi) 關(guān)輸態(tài)電容可使降低輸出端勺紋波入壓容、片外 改善瞬態(tài)特性效應(yīng)管情況個(gè)肖特基二； 陶瓷電容必須盡.容2i電感等求輸入電容應(yīng)該靠近當(dāng)電池未接時(shí)， NCHRG腳輸出脈沖。當(dāng)BAT管腳的外接電容為10uF

11、時(shí)NCHRG閃爍頻 率約1-4HZ。當(dāng)不需要指示功能時(shí)，將不用的 狀態(tài)指示輸出接到地。充電狀態(tài)紅燈NCHRG綠燈NSTDBY充電亮滅電池充滿滅亮欠壓，電池溫度過(guò)高 或過(guò)低，電池短路滅滅電池未連接，BAT腳連接10uF電容綠燈亮，紅燈閃爍F=1 4 Hz表2 :充電狀態(tài)與指示燈 對(duì)應(yīng)關(guān)系 電池溫度監(jiān)測(cè)為了防止溫度過(guò)高或者過(guò)低對(duì)電池造成損 壞，SLM6900內(nèi)部集成有電池溫度監(jiān)測(cè)電路。電池溫度監(jiān)測(cè)通過(guò)監(jiān)測(cè)緊貼電池的負(fù)溫度 系數(shù)的熱敏電阻實(shí)現(xiàn)。該熱敏電阻連接在 NTC 與G 電感選擇芯片為部保證系統(tǒng)穩(wěn)管腳連接到兩個(gè)電壓比較 器的充入端段,其統(tǒng)需要保證工乍在連續(xù)模式寸應(yīng)正 常溫度CCM的根據(jù)電感度流公

12、式高電壓閾值為 1.46V ,對(duì)應(yīng)正常溫度范圍的下限溫度點(diǎn)。 如果 NTC管腳的電壓處于這個(gè)范圍之內(nèi)AT 則芯片正 常充電，否則表示電池的溫度太高或者太低， 充電過(guò)程將被為電感紋波、FS為開(kāi)關(guān)頻率，為了保 、證在預(yù)充腳和恒流拉充流為處申0uAcC所以負(fù)溫 AI 度系數(shù)預(yù)熱敏電流阻值在即255石是應(yīng)該為1/10,根據(jù) 在上輸入度壓要求可其值算為電感值妙（約對(duì)應(yīng) 52 c）,下限溫度點(diǎn)時(shí)UH值約uH。29 KQ （約對(duì)應(yīng) C）。用感額以根據(jù)具體需要選擇合適的型內(nèi)阻較 號(hào)。小的功率電感，同時(shí)為保證有較低的電磁輻射，電感最好為貼片式屏蔽電感。二極管選擇典型應(yīng)用圖中的D1和D2均為肖特基二極 管。D1的

13、作為是防止電池電流反灌到輸入端， D2是電感的續(xù)流二極管。這兩個(gè)二極管的電 流能力均至少要比充電電流大， 耐壓也要大于 最高輸入電壓。如果不用防反灌二極管 D1，充電電路也如果需要調(diào)整上限溫度或下限溫度保護(hù) 點(diǎn)，用戶可以通過(guò)同熱敏電阻并聯(lián)或串聯(lián)一 個(gè)普通電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果電池溫度監(jiān)測(cè)功能不需要，可以使 NTC腳懸空，或者接到 VIN。片外功率管選擇SLM6900的DRV管腳用于驅(qū)動(dòng)片外功 率型PMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。該P(yáng)MOS管的性 能，會(huì)直接影響到電池的充電效率和穩(wěn)定性。SLM6900內(nèi)部設(shè)有PMOS晶體管柵電 壓鉗位電路，能把片外功率管的柵電壓開(kāi)啟 電壓VGS鉗制在6.5V左右，因此，片外功率

14、 管可以選用低 Vgs的型號(hào)，而不用擔(dān)心由于 輸入電壓遠(yuǎn)超柵耐壓而損壞外設(shè)。一般情況 下，低Vgs型號(hào)的MOS管，具有更低的價(jià)格 和更高的導(dǎo)通性能，從而使充電效率更高。輸入、輸出電容輸入和輸出的電容直接會(huì)影響到充電電 路工作的穩(wěn)定性。輸入電容對(duì)輸入電壓起濾 波作用，需要吸收 SLM690PcB作布板MO慮 管開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的較大紋波電流，因此輸入電容 心 必須要有足好的濾波能力計(jì)對(duì)于保用多個(gè)低6900充電ESI果。PMOS管的源極。同時(shí)為了減小開(kāi)關(guān)紋波對(duì)SLM6900的干擾，在VIN與GND之間也應(yīng)該布 一個(gè)電容，這個(gè)電容要靠近 SLM6900。連接COMP引腳的補(bǔ)償電容應(yīng)該在SLM6900的GND返回或離它盡可能近，這樣會(huì)防止GND、PGND噪聲擾亂環(huán)路的穩(wěn)定性。作為電流檢測(cè)腳，ISP和ISN應(yīng)該直接接到 RS電阻兩端，以獲得最精確的充電電流監(jiān)測(cè)結(jié) 果。SLM6900芯片本身發(fā)熱量極小，但是片外 功率型器件如PMOS、二極管、電感等，會(huì)在 大功率充電時(shí)產(chǎn)生較大的熱量，PCB板的面積必須考慮要擁有足夠的散熱能力，以滿足長(zhǎng)時(shí) 間穩(wěn)定可靠的工作。D2典型應(yīng)用pccCtREHNRFDIGOtfGNDRi 0-1R0 1RNCHRCICKjFSEM59OO_QFN3?G-1 點(diǎn)C3 OEL- PMP120Rcz22-Mt圖1.典型應(yīng)用電路（預(yù)置