多节锂电充电管理ICHB6290.docx

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多节锂电充电管理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

●内置充电时间限制

●工作环境温度范围:

-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

 

电压范围

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

内置温度保护阈值

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

POR

电池检测

VBAT

检测电池在否?

指示电池不在

预充电

指示正在充电

启动预充电

时间计数

启动快速充电

时间计数

CC/CV

指示正在充电

快速充电时间到?

VBAT>VRCH

VBAT

充电截止检测

停止充电;使能IDISCHRG2,时间TDISCHRG2

指示正在充电

VBAT

指示电池不在

充电完成

电池移除

指示充电完成

VBAT

预充电时间到?

错误状态;使能IDETECT

指示错误状态

VBAT>VRCH

关断IDETECT

指示错误状态

指示错误状态

错误状态

VBAT

换电池?

Yes

No

Yes

No

Yes

No

Yes

No

Yes

No

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

No

No

No

No

No

No

Yes

VNTC-HOT

暂停充电

指示充电暂停

Yes

VNTC-HOT

No

暂停充电

指示充电暂停

Yes

No

VNTC-HOT

暂停充电

指示充电暂停

Yes

VNTC-HOT

No

Yes

VNTC-HOT

No

No

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内部产生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,芯片内部会产生一个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将暂停充电并且内部时钟停止计时。

当NTC检测电压回复正常范围,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内置过电压保护功能。

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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