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.docx

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

没有充电或无电池

正在充电

充电完成

0.5Hz脉冲

故障状态(超时和过压)

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

没有充电,无电池或睡眠模式

正在充电

充电完成

0.5Hz脉冲

故障状态(超时或过压)

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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