按键开关机的锂电池充放电解决方案

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一、产品概述

TP4562 是一款集成线性充电管理、同步升压转换、电池电量指示和多种保护功能的单芯片电源管理SOC,为锂电池的充放电提供完整的单芯片电源解决方案。

TP4562 内部集成了线性充电管理模块、同步升压放电管理模块、电量检测与 LED 指示模块、保护模块、按键模块和自动关机模块。TP4562 内置充电与放电功率 MOS,充电电流为 250mA,最大同步升压输出电流为 500mA。

TP4562 采用专利的充电电流自适应技术,同时采用专利的控制方式省去外部的功率设定电阻,降低功耗的同时降低系统成本。

TP4562 内部集成了温度补偿、过温保护、过充与过放保护输出过压保护、输出过流保护、输出短路保护等多种安全保护功能以保证芯片和锂离子电池的安全。

TP4562 应用电路简单,只需很少的外围元件便可以实现锂电池充放电的完整方案,极大的节省了系统的成本和体积。

二、产品特征

  • 线性充电,同步升压
  • 集成电源路径管理,支持边充边放
  • 最大升压输出电流 500mA
  • 充电电流 250mA
  • 集成自动关机功能
  • 按键单击开关机
  • 自动关机对应输出电流 5mA
  • 充电电流自适应技术
  • 智能温度控制与过温保护
  • 支持涓流充电以及零电压充电
  • 集成多种保护功能
  • 封装形式:SOP8L

三、产品应用

  • 蓝牙耳机充电仓
  • 锂电池电子设备
  • 其他小功率电源管理应用

四、应用说明

线性充电

TP4562 充电时工作在线性充电模式。当电池电压低于2.9V 时,芯片工作在涓流充电状态,涓流充电电流为25mA。当电池电压大于 2.9V 时,芯片进入恒流充电状态,恒流充电电流为 250mA。当电池电压达到 4.2V 时,芯片进入恒压充电状态,充电电流开始逐渐减小。当充电电流减小至 60mA 时,线性充电过程完成,芯片进入待机状态。TP4562 具有智能再充电功能,在待机状态中,芯片监控 BAT 电压,当 BAT 电压下降至 4.0V 时,VDD重新对电池进行充电,开始新的充电循环。

边充边放

TP4562 集成了电源路径管理,支持边充边放功能。在充电电源接入和 OUT 端有负载接入的情况下,TP4562 工作在边充边放模式,线性充电的同时 OUT 端提供电源输出。当充电电源移除后,TP4562 马上自动开机进入同步升压模式。为了提高系统的可靠性,边充边放模式下,TP4562 也具有输出过流和短路保护功能。当输出过流或短路发生时,芯片关闭放电路径,此时充电路径不受影响。当负载移除后,放电路径重新打开,边充边放功能恢复。

按键开关机与自动关机

TP4562 集成了按键开关机功能。在关机状态下,单击按键时间大于 50ms 时,TP4562 可以开启同步升压输出。在开机状态下,单击按键时间大于 50ms 时,TP4562 可以关闭同步升压输出,芯片进入低功耗待机状态。TP4562 同时集成了自动关机功能。当输出负载电流减小到典型值 5mA 时并经过 16s 延时后,TP4562 关闭同步升压输出,芯片进入低功耗待机状态。

低功耗智能待机

TP4562 具有很低的待机功耗。芯片关机后并且输出开路时,TP4562 的待机电流可低至 19uA。

电池低压保护

启动时,当 BAT 电压大于 3.15V 时,升压电路开始工作,工作过程中如果电池电压低于 3.05V,则 LED2 会以 2HZ频率快闪提醒电量较低,当电池电压低于 2.85V,则放电输出关闭,TP4562 进入低电流待机模式。

智能温度控制

TP4562 内部集成了温度反馈环路,充电或放电时,如果芯片内部的温度升高到 115℃,充电电流或放电电流会智能的随着芯片内部的温度升高而降低,从而减小系统功耗以抑制温升,保护芯片不被高温损坏,如果芯片温度升高到 150℃时,芯片停止工作,等到芯片温度降低到130℃后再重新恢复工作。

保护功能

TP4562 集成了过充保护、过放保护、温度保护、输出过压保护、输出过流保护和输出短路保护等多重保护功能,以保证芯片和锂离子电池的安全。在应用上也可以额外增加一颗 DW01 来对系统进行双重保护。

TP4562 的输出短路和过流保护具有锁死功能。在保护发生后,单击按键或者插上充电器再拔出可以使同步升压电路重新工作并重新检测输出过流/短路,直到故障移除。

元件选择

1、OUT 输出电容选择质量较好的低 ESR 的贴片电容,否则会影响输出纹波。

2、电感 L1 需采用功率电感且饱和电流满足应用要求,否则因电感饱和可能会导致芯片工作不正常。

PCB 设计参考

1、IC 下面敷铜接 GND,地线铺开面积要尽量大,其它不重要的线都可以绕开以满足地线需要。

2、BAT 电容既要靠近芯片 BAT 脚又要靠近电感;BAT电容的地线尽量接在大面积地线上,不要经过较小的地线再到芯片和大面积地。

3、VDD 电容靠近芯片 VDD 脚,其地线尽量接在大面积地线上,不要经过较小的地线再到芯片和大面积地。

4、OUT 输出电容尽量靠近芯片,其地线尽量接在大面积地线上,不要经过较小的地线再到芯片和大面积地。

5、电感需靠近 BAT 电容,电感和 BAT 电容以及芯片尽量在同一层不要过过孔,电感到 SW 的走线尽量短而粗。

充放电指示

LED1 和 LED2 分别为充放电状态指示引脚,不同状况时 LED 状态如下:

①接入 VDD 时,LED2 熄灭,LED1 点亮并根据电池电压指示充电状态。电池充满之前,LED1 以 1Hz 频率闪烁,电池充满电后 LED1 保持常亮。

②放电时,LED1 熄灭,LED2 点亮并根据电池电压指示放电状态。电池电压大于 3.05V 时,LED2 保持常亮。若电池电压低于 3.05V,LED2 会以 2HZ 的频率快闪提示电量低,直到电池电压低于 2.85V,LED2 熄灭,停止放电,进入低功耗低压保护模式,需要重新充电至 3.15V 以上才可以再次放电。