多節(jié)鋰電池充電管理芯片 2A電流 世微AP6305

概述
ap6305 是一款具有涓流，恒流，恒壓充電模式的鋰電池充電控制芯片，可以分別給單節(jié)（4.2v/4.35v），雙節(jié)（8.4v/8.7v）鋰電池或三節(jié)（12.6v/13.05v）鋰電池進(jìn)行快速地充電。ap6305 具備較寬的輸入電源范圍，工作在 450khz 的開關(guān)頻率下，采用電流模式 pwm降壓型開關(guān)結(jié)構(gòu)，為鋰電池快速充電提供了、簡單且的解決方案。
ap6305 由外部 sense 電阻設(shè)定充電電流的大小，電流精度達(dá)到±10%以內(nèi)；內(nèi)部由分壓電阻和精準(zhǔn)的參考電壓將每節(jié)電池的浮充電壓設(shè)定 4.2v/4.35v（單節(jié)），8.4v 或 8.7v（雙節(jié)）12.6v 或 13.05v（三節(jié)）同時(shí)具有高達(dá)±1%的精度。內(nèi)部含有定時(shí)器設(shè)定涓流充電時(shí)間和電流模式充電時(shí)間。當(dāng)充電結(jié)束后，如果電池電壓降到比浮充電壓低大約 3.5%時(shí)，控制器自動重新對電池進(jìn)行充電。當(dāng)輸入電源去掉之后，芯片自動進(jìn)入休眠模式。芯片有對電池溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測功能，具備自恢復(fù)功能。
特點(diǎn)
● 寬范圍電源電壓：
6v~20v－4.2v版或4.35v版
8.9v~20v－8.4v版或8.7v版
15v~20v－12.6v版或13.05v版
● 電流模式pwm控制結(jié)構(gòu)450khz開關(guān)頻率
● 高達(dá)2a的充電電流
● 充電結(jié)束時(shí)電流輸出
● 3小時(shí)充電終止定時(shí)器
● ±1% 的充電電壓精度
● ±10% 的充電電流精度
● 防倒灌電流低至9μa
● 自動給電池再充電
● 電池電壓較低時(shí)自動進(jìn)入涓流充電模式
● 輸入電源去除自動進(jìn)入休眠模式
● 電池溫度檢測
● 采用低esr的陶瓷電容輸出穩(wěn)定
應(yīng)用場合
● 便攜式筆記本電腦
● 便攜式dvd
● 手持設(shè)備
封裝形式
●sop8
原理描述
ap6305 是一款恒流恒壓鋰電池充電控制器，采用了電流模式 pwm 降壓開關(guān)型架構(gòu)。其充電電流通過一個(gè)連接于 sense 和 bat 引腳的外部檢測電阻來設(shè)定。單電池的浮動電壓由內(nèi)部設(shè)定為 4.2v/4.35v（單節(jié)），8.4v 或 8.7v（雙節(jié)）12.6v 或 13.05v（三節(jié)）。對要求高精準(zhǔn)浮動電壓的鋰電池而言，芯片內(nèi)置參考電壓，電壓放大器和電阻分壓器為其浮充電壓提供了±1%高精度調(diào)整。
應(yīng)用信息
欠壓鎖定(uvlo)
欠壓鎖定電路監(jiān)視輸入電壓，充電器保持關(guān)閉狀態(tài)直到輸入電壓上升到欠壓鎖定閾值以上且至少比電池電壓高250mv 時(shí)才開啟。為了防止閾值電壓附近的振蕩，欠壓鎖定電路設(shè)計(jì)有 200mv 的遲滯電壓。當(dāng)*較小輸入電壓時(shí)，阻塞二極管的壓降必須加到*較小輸入電壓中。
關(guān)斷模式
ap6305 可通過下拉 comp 引腳到地來關(guān)斷芯片，這會拉高 gate 引腳電壓從而關(guān)斷外部 p 溝道的 mos 管。當(dāng)comp 引腳被釋放，內(nèi)置的定時(shí)器被復(fù)位，新的充電周期又開始。在關(guān)斷時(shí)，chrg引腳輸出為高阻抗，靜態(tài)電流保持在 1.5ma。去掉輸入電源將使充電器進(jìn)入休眠模式。如果 vcc 引腳的電壓下降到 vbat+250mv 以下或欠壓鎖定閾值以下時(shí)，ap6305 進(jìn)入低電流（icc=10μa）的休眠模式，減少電池的漏電流。
柵較驅(qū)動
ap6305 柵較驅(qū)動器可以提供較高的瞬時(shí)電流以驅(qū)動外部功率管。當(dāng)驅(qū)動 2000pf 電容負(fù)載時(shí)，上升時(shí)間和下降時(shí)間通常分別為 20ns 和 50ns。這樣的負(fù)載通常為導(dǎo)通電阻在 50mω 范圍內(nèi)的 pmos 管。加一個(gè)箝位電壓以限制柵較驅(qū)動電壓比 vcc 低不**過 8v 的范圍。舉例來說，如果 vcc 為 10v，那么柵較輸出將較低下拉電壓為 2v。這樣可以使用具有良好導(dǎo)通電阻的低壓 pmos 管作為功率管來提高充電效率。
穩(wěn)定性
電流環(huán)路和電壓環(huán)路共用一個(gè)高阻抗、補(bǔ)償點(diǎn)（補(bǔ)償腳）。該引腳上接入一組串聯(lián)的電容電阻來補(bǔ)償這兩個(gè)環(huán)路。此補(bǔ)償目的是為了在環(huán)路響應(yīng)中產(chǎn)生一個(gè)零點(diǎn)和提高相位裕度。同時(shí)，補(bǔ)償電容也給芯片提供了軟啟動功能。在啟動時(shí)，上升速率由內(nèi)部 150ua 的上拉電流源和外部補(bǔ)償電容來設(shè)定。當(dāng) comp 腳電壓上升到 0.85v 時(shí)電池的充電電流開始上升，當(dāng) comp 腳電壓為 1.3v 時(shí)，充電電流達(dá)到滿額度。在 2.2μf 補(bǔ)償電容情況下，達(dá)到滿額充電電流的時(shí)間約為 10ms。如果需要較長的啟動時(shí)間，可以適當(dāng)增大電容值。
自動再充電
當(dāng) 3 小時(shí)的充電周期結(jié)束以后，且電池和輸入電源仍然連接的情況下，如果因?yàn)樽苑烹娀蛲獠控?fù)載，單節(jié)電池的電壓下降到低浮充電壓的 3.5%時(shí)，一個(gè)新的充電周期又開始。這樣不需要手動啟動就可以使電池在任何時(shí)間下都保持有** 80%的容量。
輸入輸出電容選擇
輸入電容 cin 是用來吸收轉(zhuǎn)換器所有的輸入開關(guān)紋波電流。它必須具有足夠的紋波電流等級。較壞情況下的紋波電流有效值近似于輸出充電電流的一半。實(shí)際電容的值大小不是關(guān)鍵。固體鉭電容在相對小的 smt 封裝上具有很高的紋波電流等級，但其作為輸入旁路電容時(shí)必須謹(jǐn)慎。當(dāng)適配器電源熱插入到充電器時(shí)會產(chǎn)生較高的輸入浪涌電流，而固體鉭電容在遭受非常高的開啟浪涌電流時(shí)有令人熟悉的失效機(jī)制。選擇較高電壓等級的電容可能會使此問題較小化。
pcb布局設(shè)計(jì)建議
當(dāng)設(shè)計(jì) pcb 時(shí)，考慮以下事項(xiàng)將確保 ap6305 工作在較佳的狀態(tài)。gate 腳的上升和下降時(shí)間分別為 20ns 和 50ns（cgate=2000pf）。為了使輻射較小，逆向電壓保護(hù)二極管、功率 mos 管和輸入旁路電容的走線必須保持盡可能短。輸入電容的正極應(yīng)該靠近 pmos 管的源較，它提供交流電流給 pmos 管。逆向電壓保護(hù)二極管和 pmos 管之間的連線也應(yīng)該盡可能短。sense 和 bat 管腳應(yīng)該直接連到檢測電阻上（kelvin 檢測）以獲得較精確的充電電流。避免 ntc 的 pcb 走線靠近 mos 管的開關(guān)確保耦合到 ntc 引腳的開關(guān)噪聲較小。連接 comp 引腳的補(bǔ)償電容應(yīng)該單點(diǎn)接入 ic 的 gnd 腳或離它盡可能近。這樣可以防止噪聲擾亂環(huán)路的穩(wěn)定性。gnd 腳工作時(shí)發(fā)熱量較大，因此，在 gnd 腳周圍需鋪大面積的銅皮。這在高的 vcc 和大的柵電容應(yīng)用中是非常重要的。
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