三節(jié)／四節(jié)／五節(jié)／六節(jié)鋰電池充電管理icSLM6900

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，它預置了三節(jié)或四節(jié)鋰電池充電模式，同時，也支持通過外圍分壓電阻調(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、自動再充電和一個精確度達±1.0% 的充電電壓控制電路，內(nèi)部集成了輸入低電壓保護、輸出短路保護、電池溫度保護等多種功能。(SLM6900) 采用 QFN3*3-16L 封裝，外圍應用簡單，作為大容量電池的高效充電器。_特性寬電壓輸入范圍300

2、KHz 固定開關(guān)頻率預設(shè)三節(jié)或四節(jié)鋰電池輸出電壓或充飽電壓通過外圍分壓電阻設(shè)置輸出電壓精度達到± 1.0%充電狀態(tài)雙輸出、無電池和故障狀態(tài)顯示低電壓涓流充電功能軟啟動限制了浪涌電流電池溫度監(jiān)測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 ： -0.3V7.5V_ 應用VIN ：-0.3V60V（瞬時）-0.3V30V（連續(xù)）手持設(shè)備引腳功能表_其它腳： -0.3VVIN+0.3VBAT 短路持續(xù)時間：連續(xù)最大結(jié)溫：145 筆記本電腦便協(xié)式工業(yè)或醫(yī)療設(shè)備CDVNCVGR電動工具DNGP工作環(huán)境溫度范圍：-40 85 鋰電池或磷酸鐵鋰電池貯存溫度范

3、圍：-65 125 引腳溫度（焊接時間10 秒）： 260 GNDPVCCVCCISPEPNCHRGISNNSTDBYNCBCLPFTEMNSOC引腳名稱說明1PVCC驅(qū)動管驅(qū)動電壓輸入2VCC芯片電源輸入3NCHRG電池充電指示4NSTDBY電池完成指示_引腳說明PVCC 、 VCC( 引腳 1 、2) ：輸入電源電壓端。NCHRG( 引腳 3) ：充電狀態(tài)指示端。當充電器向電池充電時，該管腳被內(nèi)部開關(guān)拉至低電平，表示充電正在進行；否則該管腳處于高阻態(tài)。NSTDBY( 引腳 4) ：充電完成指示端。當電池充電完成時，該管腳被內(nèi)部開關(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

4、腳 5) ：電池溫度檢測端，將此端接到電池的負溫度系數(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)定性補償端。接一個串聯(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，可串聯(lián)電阻稍微提高充飽電壓，以補償線路和電池內(nèi)阻損耗，在SEL懸空時，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) ：充電電流檢測負端。將此端接到

5、充電電流設(shè)置電阻的負端。ISP( 引腳 11) ：充電電流檢測正端。將此端接到充電電流設(shè)置電阻的正端。GND 、 PGND( 引腳 12 、 13) ：電源地。_直流電特性GVC(引腳14) ：驅(qū)動管柵電壓鉗位。此端跟VCC之間接個100nF的電容，使外接驅(qū)動管(如無特別說明，VIN=15V，TA= 25)柵電壓鉗制在不低于VCC-6.3V的范圍內(nèi)。DRV( 引腳 16) ：外接 PMOS 管柵極驅(qū)動端。 此端電壓被 GVC 鉗制在 VCC-6.3V范圍之內(nèi)，單符使號外接 PMOS 管可參選數(shù)用低V的型號，以提高條充件電效率，降低成最本小。值典型值最大值GS位VIN 引腳輸入電源電壓4.528

6、V9 、 15 為空腳，使用時可接地或懸空。輸入電源電流待機模式（充電終止）0.751.5mAIcc停 機 模式 （ VIN<VBAT35uA或 VIN<VUV ，或 CEL 接地）穩(wěn)定輸出（浮充）電壓SEL 接地12.4712.6012.73VV FLOATSEL 接高， VIN=20V16.6316.8016.97VVFBSEL 懸空1.1881.201.212VBAT 腳漏電流V BAT = V FLOAT + 0.2V1015uAI BAT停機模式（VIN<VBAT15uA或 VIN<VUV或NTC接地）快充充電電流V BAT >V TRIKL ，2.22

7、.42.6AICHRGRS=0.05ohm ，電流模式涓流充電電流V BAT <V TRIKL ，550mAITRIKLRS=0.05ohm ，電流模式INTC 腳電流NTCVNTCHNTC 腳高端翻轉(zhuǎn)電壓V NTCH_HYSNTC 腳高端翻轉(zhuǎn)電壓遲滯VNTCLNTC 腳低端翻轉(zhuǎn)電壓VNTCL_HYSNTC 腳低端翻轉(zhuǎn)電壓遲滯SEL 接低再充電電池門限電壓V RECHRGSEL 接高， VIN=20Vf振蕩頻率SEL 懸空OSCD MAX最大占空比V DRV-HDRV 高電平VCC -V DRVV DRV-LDRV 低電平VCC -V DRVtDRV 上升時間C=1.5nFrLOADtf

8、DRV 下降時間CLOAD=1.5nFtSS軟啟動時間tRECHRG再充電比較器濾波時間tTERM充飽截止比較器濾波時間_工作原理SLM6900是一款支持多類型鋰電池或磷酸鐵鋰電池的充電電路，它預置了三節(jié)或四節(jié)鋰電池充電模式，同時，也支持通過外圍分壓電阻調(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 包含兩個漏極開路輸出的狀態(tài)指示端，充電狀態(tài)指示端 NCHRG 和充電滿狀態(tài)指示端 NSTDBY 。當輸入電壓大于電源低電壓檢測閾值， SLM6900 開始對電池充電， NCHRG 管腳輸出低電平，表示充電

9、正在進行。如果電池電壓低于 VTRIKL ，充電器用小電流對電池進行涓流預充電。恒流模式對電池充電時，充電電流由電阻RS 確定。當電池電壓接近VFLOAT 時，充電電流將逐漸減小，SLM6900進入恒壓模式。當充電電流減小到充電結(jié)束閾值時，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 。當電池電壓降到再充電閾值以下時 ， SLM6900 自動開始新的充電周期。芯片內(nèi)部的455055uA1.46V100mV190mV40mV450mV600mV3.6FB250350%V300KHz95%60mV6.57.5V30ns30ns30ms10ms10ms

10、網(wǎng)絡(luò)確保電池端調(diào)制電壓的精度在 1% 以內(nèi)，滿足了鋰離子電池和鋰聚合物電池精確充電的要高精度的電壓基準源，誤差放大器和電阻分壓設(shè)定電阻器和充電電流采用下列公式來計算：RS=0.12 / I BAT （電流單位 A，電阻單位）舉例：需要設(shè)置充電電流1.2A ，帶入公式計算得RSIBAT0.1 ohm1.2A0.067 ohm1.8A0.05 ohm2.4A0.033 ohm3.6A表 1. RS 與充電電流對應關(guān)系_充電終止當充電電流在達到最終充滿電壓之后降至約 ITERM 時，充電循環(huán)被終止。芯片內(nèi)部含有充電電壓電流監(jiān)測模塊，當監(jiān)測到充電電壓達到VFLOAT ，充電電流低于 I TERM 時，

11、 SLM6900即終止充電循環(huán)，在這種狀態(tài)下， BAT 引腳上的所有負載都必須由電池來供電。在充滿待機模式中，SLM6900對 BAT 引腳電壓進行連續(xù)監(jiān)控。如果該引腳電壓能正常工作，并且由于減去了D1上的功耗，當電池未接時，NCHRG 腳輸出脈沖。當BAT 管腳的外接電容為10uF 時 NCHRG 閃爍頻率約 1-4Hz 。當不需要指示功能時，將不用的狀態(tài)指示輸出接到地。充電狀態(tài)紅燈綠燈NCHRGNSTDBY充電亮滅電池充滿滅亮欠壓，電池溫度過高滅滅或過低，電池短路電池未連接，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)與指示燈對應關(guān)系_電池溫度監(jiān)測為了防止溫

12、度過高或者過低對電池造成損壞，SLM6900 內(nèi)部集成有電池溫度監(jiān)測電路。電池溫度監(jiān)測通過監(jiān)測緊貼電池的負溫度系數(shù)的熱敏電阻實現(xiàn)。該熱敏電阻連接在NTC與 GND 之間。電感選擇芯片內(nèi)部， NTC 管腳連接到兩個電壓比較為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，在預充電和恒流器的輸入端，其低電壓閾值為190mV ，對應正充電階段，系統(tǒng)需要保證工作在連續(xù)模式常 溫度 范圍的上限 溫度點；高 電壓閾值為（ CCM ）。根據(jù)電感電流公式：1.46V ，對應正常溫度范圍的下限溫度點。如果1VINV BAT則芯片正NTC 管腳的電壓處于這個范圍之內(nèi)，IINVBAT常充電，否則表示 電 FS 池的溫度太V 高或者太L低，充電過

13、程將被暫停。其中I 為電感紋波、FS 為開關(guān)頻率，為了保NTC管腳的上拉電流為50uA ，所以負溫證在預充電和恒流充電均處于CCM模式，I度系數(shù)的熱敏電阻值在25 是應該為10K ，取預充電電流值，即為恒流充電的1/10，根據(jù)在上限溫度點時其值約為3.8 K （約對應輸入電壓要求可以計算出電感值。52 ），下限溫度點時其值約為29K （約對應電感取值10uH20uH。-1）。用戶可以根據(jù)具體需要選擇合適的型電感額定電流選用大于充電電流，內(nèi)阻較號。小的功率電感，同時為保證有較低的電磁輻射，電感最好為貼片式屏蔽電感。_二極管選擇典型應用圖中的D1 和 D2 均為肖特基二極管。 D1 的作為是防止電

14、池電流反灌到輸入端，D2 是電感的續(xù)流二極管。這兩個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點，用戶可以通過同熱敏電阻并聯(lián)或串聯(lián)一個普通電阻來實現(xiàn)。如果電池溫度監(jiān)測功能不需要，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)動片外功率型 PMOS場效應晶體管。該 PMOS 管的性能，會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啟電壓 VGS 鉗制在6.5V 左右，因此，片外功率管可以選用

15、低VGS 的型號，而不用擔心由于輸入電壓遠超柵耐壓而損壞外設(shè)。一般情況下，低 VGS 型號的 MOS 管，具有更低的價格和更高的導通性能，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影響到充電電路工作的穩(wěn)定性。輸入電容對輸入電壓起濾波作用，需要吸收SLM6900工作 布時板 PMOS 考慮_PCB管開關(guān)產(chǎn)生的較大紋波電流，因此輸入電容良好的 PCB 設(shè)計對于保證 SLM6900 充電必須要有足夠的濾波能力。建議用多個低電路長期穩(wěn)定工作非常重要。ESR的陶瓷電容并聯(lián)，以獲得更好的濾波效果。SLM6900在充電時， DRV 腳處于不斷的開關(guān)狀態(tài)，為了使EMI 最小，輸入電容、片外輸出

16、電容可以降低輸出端的紋波電壓、PMOS 場效應管、兩個肖特基二極管、電感等改善瞬態(tài)特性，一般情況下，10uF22uF的的走線必須盡可能短，輸入電容應該靠近陶瓷電容即可滿足應用要求。PMOS 管的源極。同時為了減小開關(guān)紋波對SLM6900 的干擾，在 VIN 與 GND 之間也應該布一個電容，這個電容要靠近SLM6900 。連接COMP引腳的補償電容應該在SLM6900 的 GND 返回或離它盡可能近，這樣會防止 GND 、 PGND 噪聲擾亂環(huán)路的穩(wěn)定性。作為電流檢測腳，ISP 和 ISN 應該直接接到RS 電阻兩端，以獲得最精確的充電電流監(jiān)測結(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，會在大功率充電時產(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，以滿足長時間穩(wěn)定可靠的工作。_