tp4056中文资料

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详细介绍了芯片tp4056的中文资料以及应用图,中英对照
电特性 凡表注●表示该指标适合整个工作温度范围,否则仅指 TA=25℃,V=5V,除非特别注明。 符号 参数 条件 最小值典型值最大值单位 输入电源电压 4.0 8.0 充电模式, Prog=12K 500A 待机模式(充电终止) 输入电源电流 停机模式(RPRo未连接 100 或∨V 55 FL○AL 稳定输出(浮充〕电压 0℃C≤TA≤85°C 4.1374.24.263 PROG=24K,电流模式 500 550 m A BAT引脚电流 PrOg=1.2K,电流模式 mA (电流模式测试条件是 待机模式,VBAT=4.2V 2.5 6 VBAT=4.0V) 停机模式( PrOg未连接) 2 F A 睡眠模式,Vc=0V 卩A TRIKL 涓流充电电流 VBAT <V TRIKL RPROG=1.2K 120130 140 VTRIKL 涓流充电门限电压 PROG=12K,VBAT上升 2.8 2.9 3.0 涓流充电迟滞电压 RPROG=1.2K 100 mV Vcc欠压闭锁门限 从Vcc低至高 3.5 UVHYS Vcc欠压闭锁迟滞 150 200 300 cc从低到高 60 140 Vcc-VBAT闭锁门限电压 Vcc从高到低 50 C/10终止电流门限 PROG=2.4K 60 mA TERM RPROG=1.2K 120 140 VPROG PROG引脚电压 PROG=12K,电流模式 0.9 1.0 1.1 引脚输出低电平 STDBY=5mA 0.3 0.6 V TEMP-HTEMP引脚高端翻转电压 83 %Vcc V TEMP- L TEMP引脚低端翻转电压 42 %Vcc △ VRECHRG再充电电池门限电压 VELOAT-V RECHRG 150 200 限定温度模式中的结温 145 °C 功率FET“导通”电阻 R 650 mQ (在Vcc与BAT之间) 软启动时间 IBAT=0 IBAT=1200V/R PROG s ReCharge 再充电比较器滤波时间 VBAT高至低 0.8 1.8 4 ms tea终止比较器滤时间1降至1/10下08184 IPROGPROG引上拉电流 2.0 典型性能特征 恒定电流模式下PROG引脚 PROG引脚电压与温度的 充电电流与PROG引脚电 电压与电源电压的关系曲线 关系曲线 压的关系曲线 1.015 1.0100 VCc=5V VCC-5V VCC=5V 1.010 1.0075V6Ar TA=25℃ RPRoG-f0k 500 RPROG=2k PRoG·10k 1,0050 21 40 1,0000 活 0.995 0,9950 0.9925 04.55.05.56.06.5700.990 5100 00.250.500.751.001.25 Vcc(v TEMPERATURE(C) 稳定翰出(浮充)电压与充 稳定输出(浮充)电压与温 稳定输出(浮充)电压与电 电电流的关系曲线 度的关系曲线 压的关系曲线 4.26 4.215 4.215 v=5 TA-25℃ 4.24 RPROG=1.66k 4210P=10k 4210P=10k 4.22 4.205 E 4200 4.1 4.10 01002003004005006007004.185 50-250255075104.185 404.55.05.56.06.57.0 BAT (mA) TEMPERATURECC vcc M 涓流充电门限与温度的关系 充电电流与电池电压的关系 充电电流与电源电压的关系 曲线 曲线 曲线 3.000 1200 1200 Vcc= 5V 2.975RF0G-10k RPROG-2 k 2.950 TA=0℃C ONSET OF ≥2.925 VBAT=4V THERMAL 飞6oT4"25c REGULATION TA=40 81=85C/W >2.875 TA=25℃ 2850 Vcc.5V RpRoG 3k 8n=125c/W RpRoG-13k 2.800 50-250 7303.33.63.94.24,5 4.04.55.05.5606.57.0 TEMPERATURE(C) 充电电流与环境温度的关 再充电电压门限与温度的关 功率FET导通”电阻与温 系曲线 系曲线 度的关系曲线 1200 4.11 700 VCc=4.2V 1000 40R010k 65oT-10m RpROG-1.66k 800 4.07 VcC=5V ONSET OF E 600VBAT=4V HERMAL 1·80c/ W REGULATION e sool 400 4,03 RPROG-10k 0 3.99 250255075100125150 250255075100 250255075100125 TEMPERATURE[C TEMPERATURE(C TEMPERATURErCI 引脚功能 TEMP(引脚1):电池温度检测输入端。将将进入低功耗的停机模式,此时BAT管脚 TEMP管脚接到电池的NTC传感器的输出的电流小于2uA。 端。如果TEMP管脚的电压小于输入电压的 BAT(引脚5):咄泄连搂端。。将电池的正 45%或者大于输入电压的80%意味着电池 端连接到此管脚。在芯片被禁止工作或者睡 温度过低或过高,则充电被暂停。 如果TEMP直接接GND,电池温度检 抿模式,BAT管脚的漏电流小于2uA。BAT 测功能取消,其他充电功能正常 管脚向电池提供充电电流和4.2∨的限制电 PROG(引脚2):恒流充电电流设置和充电 电流监测端。从PROG管脚连接一个外部电 阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充 被内部开关拉到 电阶段,此管脚的电压被调制在01V;在恒低电平,表示充电完成。除此之外, 流充电阶段,此管脚的电压被固定在 在充电状态的所有模式,测量该管脚的电压 (引脚7)漏极开路输出的充电状态 都可以根据下面的公式来估算充电电流 指示端。当充电器向电池充电时,w BAT PRQG×1200 管脚处于高阻态。 CE(引脚8)芯片始能输入端。。高输入电平 GND(引脚3):电源哋。 将使TP4056处于正常工作状态;低输入电 vcc(引脚4):输入电压正输入端。。此管脚 平使TP4056处于被禁止充电状态。CE管脚 的电压为内部电路的工作电源。当Vcc 可以被TTL电平或者CMOS电平驱动。 与BAT管脚的电压差小于30mV时,TP4056 方框图 12001 BONVIN TTEMP R2 45%VI REF 1. 22V R3 TDBY 0.1 3A 工作原理 TP4056是专门为一节锂离子或锂聚合物电池而 设计的线性充电器电路,利用芯片內部的功率 晶体管对电池进行恒流和恒压充电。充电电流 可以用外部电阻编程设定,最大持续充电电流 可达1A,不需要另加阻流二极管和电流检测电 端输出高阻态, 阻。TP4056包含两个漏极开路输出的状态指示 输出端,充电状态指示端 。芯片内部的功率管理电路 在芯片的结温超过145℃时自动降低充电电流 这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功 率处理能力,不用担心芯片过热而损坏芯片或 者外部元器件。这样,用户在设计充电电流时, 可以不用考虑最坏情况,而只是根据典型情况 进行设计就可以了,因为在最坏情况下,TP4056 会自动减小充电电流 当输入电压大于电源低电压检测阈值和芯 片使能输入端接高电平时,TP4056开始对电池 充电 间的电阻器来设定的。设定电阻器和充电电流 充电电门限( CRECHE)以下,则另一个充电循环 采用下列公式来计算 开始并再次向电池供应电流。 根据需要的充电电流来确定电阻器阻值, 图1示出了一个典型充电循环的状态图。 1200 (误差±10%) 充电状态指示器 BAT TP4056有两个漏极开路状态指示输出端, 客户应用中,可根据需求选取合适大小的 RPROG 。当充电器处于充电状态时, 处于 RPROG与充电电流的关系确定可参考下表 RPROG (k) I BAT (mA) 高阻态。当电池的温度处于正常温度范围之外, 管脚都输出高阻态。 30 当TEMP端典型接法使用时,当电池没有接 20 70 到充电器时,表示故障状态:红灯和绿灯都不亮 10 130 在TEMP端接GND时,电池温度检测不起作 250 5432 用当电池没有接到充电器时,7 闪烁频率约1-4秒 580 当不用状态指示功能时,将不用的状态指 1.66 690 示输出端接到地。 1.5 780 充电状态 红灯 133 900 1.2 1000 正在充电状态 电池充满状态 充电终止 欠压,电池温度过高,过低 亮灭灭 灭亮灭 当充电电流在达到最终浮充电压之后降至 等故障状态,或无电池接入 设定值的110时,充电循环被终止。该条件是 〔TEMP使用) 通过采用个内部滤波比较器对PROG引进BAT端接10电容,无电池绿灯亮,红灯闪烁 行监控来检测的。当PROG引脚电压降至 (TEMP=GND) F=1-4S 100mV以下的时间超过tRM(一般为18ms)热限制 时,充电被终止。充电电流被锁断,TP4056进 如果芯片温度升至约140°C的预设值以上 入待机模式,此时输入电源电流降至 55μA则一个内部热反馈环路将减小设定的充电电流 (注:C/10终止在涓流充电和热限制模式中失 直到150°C以上减小电流至0。该功能可防止 效) TP4056过热,并允许用户提高给定电路板功率 充电时,BAT引脚上的瞬变负载会使 处理能力的上限而没有损坏TP4056的风险。在 PROG引脚电压在DC充电电流降至设定值的保证充电器将在最坏情况条件下自动减小电流 1/10之间短暂地降至100m以下。终止比较器的前提下,可根据典型(而不是最坏情况)环 上的1.8ms滤波时间(tERM)确保这种性质的境温度来设定充电电流 瞬变负载不会导致充电循环过早终止。一旦平 电池温度监测 均充电电流降至设定值的1/10以下,TP4056 为了防止温度过高或者过低对电池造成的 即终止充电循环并停止通过BAT引脚提供任何 损害,TP4056内部集成有电池温度监测电路。 电流。在这种状态下,BAT引脚上的所有负载 电池温度监测是通过测量TEMP管脚的电压实 都必须由电池来供电。 现的,TEMP管脚的电压是由电池内的NTC热 在待机模式中,TP4056对BAT引脚电压进 敏电阻和一个电阻分压网络实现的,如图 所 行连续监控。如果该引脚电压降到4.05∨的再 TP4056将TEMP管脚的电压同芯片内部的两个 从上面的推导中可以看出,待设定的温度 阈值ⅤLow和ⅤHH相比较,以确认电池的温度 范围与电源电压Vc是无关的,仅与R1、R2、 是否超出正常范围。在TP4056内部,Vuow被RmH、Rn有关;其中,Rm、Rn可通过查阅相 固定在45%Xcc,ⅤHGH被固定在80%×ⅤcC。关的电池手册或通过实验测试得到 如果TEMP管脚的电压VEMP<VLoW或者 在实际应用中,若只关注某一端的温度特 VTEMP>VHGH,则表示电池的温度太高或者太 性,比如过热保护,则R2可以不用,而只用 低,充电过程将被暂停;如果TEMP管脚的电 R1即可。R1的推导也变得简单,在此不再赘述 压VTEM在VLow和VHGH之间,充电周期则继 欠压闭锁 如果将TEMP管脚接到地线,,电池温度监测功 一个内部欠压闭锁电路对输入电压进行监 能将被禁止。 控,并在cc升至欠压闭锁门限以上之前使充 确定R1和R2的值 电器保持在停机模式。UVLO电路将使充电器 保持在停机模式。如果UⅥL○比较器发生跳变 R1和R2的值要根据电池的温度监测范围和 则在∨cc升至比电池电压高100mV之前充电器 热敏电阻的电阻值来确定,现举例说明如下 将不会退出停机模式 假设设定的电池温度范围为TL~TH,(其中手动停机 TL<TH);电池中使用的是负温度系数的热敏电 阻(NTC),RTL为其在温度T时的阻值,RTH 在充电循环中的任何时刻都能通过置 CE 为其在温度TH时的阻值,则RTL>RTH,那么, 端为低电位或去掉RPRo从而使PROG引脚浮 在温度π时,第一管脚TEMP端的电压为 置)来把TP4056置于停机模式。这使得电池漏 电流降至2μA以下,且电源电流降至55μA 2RL XIN 以下。重新将CE端置为高电位或连接设定电阻 TEMPL R1+ R2R 器可启动一个新的充电循环 如果TP4056处于欠压闭锁模式,则CHRG 在温度TH时,第一管脚TEMP端的电压为 和 R TEMPH XIN R1+ R2 RH 然后,由 TEMPL=HGH=k2×vcc(k2=0.8) VTEMPH VLoW=k1X VCc(k 1=0.45) 则可解得 R1 RK. K R K-K R2 RL(K-K,K2)-RH(K2-K,K2) 同理,如果电池内部是正温度系数(PTC) 的热敏电阻,则>,我们可以计算得到 RH(K2-K,) RH -RL)K, K R2 RL RH(K2-K,) (K1-K1K2)-Rn(<2-KK CHARG 关断模式 PROG AON VDD VuvLo (3.6v) DD <VB Tp4056 CHRG 高抗 PROG FILTER DBY=高阻抗 GND VB<29 预充横式 充电电流=110lBr 图2:隔离PROG引脚上的容性负载 CHRG=强下拉 和滤波电路 TDBY=高阻抗 功率损耗 VB奸>29V 包流电模式 VBAT>2.9V TP4056因热反馈的缘故而减小充电电流的 充电电流=1BAr 条件可通过C中的功率损耗来估算。这种功率 CHRG=强下拉 损耗几乎全部都是由内部 MOSFET产生的 TDY=高阻抗 VBAT<4.05V 这可由下式近似求出 VBAT=42V PD=VCC-VBAT)? 恒压充电模式 式中的P为耗散的功率,Vcc为输入电源电压 充电电压=42V VBAT为电池电压,lBA为充电电流。当热反馈开 CHRG=强下拉 STDBY=高阻抗 始对C提供保护时,环境温度近似为 c- pe 充电电流<1/10I4r A=145C CC BAT 充电结束 实例:通过编程使一个从5V电源获得工作电源 无充电电流 的TP4056向一个具有375V电压的放电锂离子 CHRG=高阻抗 STDBY=强下拉 电池提供800mA满幅度电流。假设θ』A为 150℃CW(请参见电路板布局的考虑),当 图1:一个典型充电循环的状态图 TP4056开始减小充电电流时,环境温度近似为 稳定性的考虑 TA=145°C-(5V-3,75)?(800mA?150C/W TA=145C-052150°c/W=145C-75°C 在恒定电流模式中,位于反馈环路中的是 65°C PROG引脚,而不是电池。恒定电流模式的稳定 TP4056可在65℃以上的环境温度条件下使用, 性受PROG引脚阻抗的影响。当PROG引脚上 但充电电流将被降至800mA以下。对于一个给 没有附加电容会减小设定电阻器的最大容许阻 定的环境温度,充电电流可有下式近似求出 值。PROG引脚上的极点频率应保持在 C PROG 则可采用下式来计算RpRo的最大电阻值 145°C-T BAT N。Var)?0 PROG 2?100?CRoe 正如工作原理部分所讨论的那样,当热反馈使 充电电流减小时,PROG引脚上的电压也将成比 对用户来说,他们更感兴趣的可能是充电 例地减/小。 电流,而不是瞬态电流。例如,如果一个运行 切记不需要在TP4056应用设计中考虑最 在低电流模式的开关电源与电池并联,则从 坏的热条件,这一点很重要,因为该C将在结 BAT引脚流出的平均电流通常比瞬态电流脉冲 温达到145℃左右时自动降低功耗。 更加重要。在这种场合,可在PROG引脚上采 热考虑 用一个简单的RC滤波器来测量平均的电池电 流(如图2所示)。在PROG引脚和滤波电容器 由于SOP8封装的外形尺寸很小,因此,需 之间增设了一个10k电阻器以确保稳定性。 要采用一个热设计精良的PC板布局以最大幅 度地增加可使用的充电电流,这一点非常重要。 用于耗散C所产生的热量的散热通路从芯片至 利用二次方程可求出1BAT 引线框架,并通过底部的散热片到达PC板铜 面。PC板铜面为散热器。散热片相连的铜箔面 N-、Van)- 4Rc(145C-TA) 积应尽可能地宽阔,并向外延伸至较大的铜面 BAT 积,以便将热量散播到周围环境中。至內部或 背部铜电路层的通孔在改善充电器的总体热性 取Rcc=0.259、Vs=5V、VBAT=375V、TA=25℃ 能方面也是颇有用处的。当进行PC板布局设计 且日A=125,我们可以计算出热调整的 时,电路板上与充电器无关的其他热源也是必 须予以考虑的,因为它们将对总体温升和最大 充电电流:lBA=948mA,结果说明该结构可以在 充电电流有所影响。 更高的环境温度下输出800MA满幅充电 增加热调节电流 虽然这种应用可以在热调整模式中向电池 输送更多的能量并缩短充电时间,但在电压模 降低内部 MOSFET两端的压降能够显著减 式中,如果∨cc变得足够低而使TP4056处于低 少C中的功耗。在热调节期间,这具有增加输 压降状态,则它实际上有可能延长充电时间。 送至电池的电流的作用。对策之一是通过一个 图4示出了该电路是如何随着Rcc的变大而导 外部元件(例如一个电阻器或二极管)将一部 致电压下降的。 分功率耗散掉 当为了保持较小的元件尺寸并避免发生 实例:通过编程使一个从5V交流适配器获压降而使Rcc值最小化时,该技术能起到最佳 得工作电源的TP4056向一个具有375电压的的作用。请牢记选择一个具有足够功率处理能 放电锂离子电池设置为80mA的满幅充电电力的电阻器。 流。假设θ为125M,则在25℃的环境温度 1000 条件下,充电电流近似为 CONSTANT 80/V CURRENT 145°C-25C BAT (5-375)?125C/W768mA Vea5.5v 通过降低一个与5V交流适配器串联的电阻器 Vs a 5.25V DROPOUT 两端的电压(如图3所示),可减少片上功耗, a 400FTHERMAL MODE 从而增大热调整的充电电流: VBAT =3.75v TA=25°C 145C-25°C 0A=125cW Ws-IBaTRCC-VBaT?0 R=G=1259 0025050.751.01.251.5175 图4:充电电流与RC的关系曲线 V旁路电容器 Vcc BA 输入旁路可以使用多种类型的电容器。然 1uF TP4056 而,在采用多层陶瓷电容器时必须谨慎。由于 PROG Li-Ion 有些类型的陶瓷电容器具有自谐振和高Q值的 GND CELL 特点,因此,在某些启动条件下(比如将充电 器输入与一个工作中的电源相连)有可能产生 高的电压瞬态信号。增加一个与X5R陶瓷电容 图3:一种尽量增大热调节模式充节电流器串联的159电阻器将最大限度地减小启动 的电路 电压瞬态信号。

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