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TP4056锂电池充电管理IC 中文技术手册



  南京拓微集成电路有限公司 TP4056 南京拓微集成电路有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. 数据手册 DATASHEET TP4056 (1A 线性锂离子电池充电器) 1 描述 TP4056 是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器。其底部 带有散热片的 SOP8/MSOP8 封装与较少的外部元件数目使得 TP4056 成为便携式应用的 理想选择。TP4056 可以适合 USB 电源和适配器电源工作。 由于采用了内部 PMOSFET 架构,加上防倒充电路,所以不需要外部隔离二极管。 热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度 加以限制。充电电压固定于 4.2V,而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当充电 电流在达到最终浮充电压之后降至设定值 1/10 时,TP4056 将自动终止充电循环。 当输入电压(交流适配器或 USB 电源)被拿掉时,TP4056 自动进入一个低电流状 态,将电池漏电流降至 2uA 以下。TP4056 在有电源时也可置于停机模式,以而将供电 电流降至 55uA。TP4056 的其他特点包括电池温度检测、欠压闭锁、自动再充电和两个 用于指示充电、结束的 LED 状态引脚。 特点 绝对最大额定值 ·高达 1000mA 的可编程充电电流 ·无需 MOSFET、检测电阻器或隔离二极管 ·用于单节锂离子电池、采用 SOP 封装的完整 线性充电器 ·恒定电流/恒定电压操作,并具有可在无过热 危险的情况下实现充电速率最大化的热调节 功能 ·精度达到±1%的 4.2V 预设充电电压 ·用于电池电量检测的充电电流监控器输出 ·自动再充电 ·充电状态双输出、无电池和故障状态显示 ·C/10 充电终止 ·待机模式下的供电电流为 55uA ·2.9V涓流充电 ·输入电源电压(VCC):-0.3V~8V ·PROG:-0.3V~VCC+0.3V ·BAT:-0.3V~7V · :-0.3V~10V · :-0.3V~10V ·TEMP:-0.3V~10V ·CE:-0.3V~10V ·BAT 短路持续时间:连续 ·BAT 引脚电流:1200mA ·PROG 引脚电流:1200uA ·最大结温:145℃ ·工作环境温度范围:-40℃~85℃ ·贮存温度范围:-65℃~125℃ ·引脚温度(焊接时间 10 秒):260℃ ·软启动限制了浪涌电流 完整的充电循环(1000mAh 电池) ·电池温度监测功能 ·采用 8 引脚 SOP-PP/MSP-PP 封装。 应用 ·移动电线播放器 ·数码相机 ·电子词典 ·GPS ·便携式设备、各种充电器 2 典型应用 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 封装/订购信息 8 引脚 SOP 封装(底部带有散热片) 8 引脚 MSOP 封装(底部带有散热片) 3 订单型号 TP4056-42-SOP8-PP 器件标记 TP4056 实物图片 订单型号 TP4056-42-MSOP8-PP 器件标记 TP4056 实物图片 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 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℃,VCC=5V,除非特别注明。 符号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 VCC ICC VFLOAL IBAT ITRIKL VTRIKL VTRHYS VUV VUVHYS VASD ITERM VPROG 输入电源电压 输入电源电流 稳定输出(浮充)电压 BAT 引脚电流: (电流模式测试条件是 VBAT=4.0V) 涓流充电电流 涓流充电门限电压 涓流充电迟滞电压 VCC 欠压闭锁门限 VCC 欠压闭锁迟滞 VCC-VBAT 闭锁门限电压 C/10 终止电流门限 PROG 引脚电压 充电模式,RPROG=1.2K 待机模式(充电终止) 停机模式(RPROG 未连接, VCCVBAT,或 VCCVUV) 0℃≤TA≤85℃, RPROG=2.4K,电流模式 RPROG=1.2K,电流模式 待机模式,VBAT=4.2V 停机模式(RPROG 未连接) 睡眠模式,VCC=0V VBATVTRIKL,RPROG=1.2K RPROG=1.2K,VBAT 上升 RPROG=1.2K 从 VCC 低至高 VCC 从低到高 VCC 从高到低 RPROG=2.4K RPROG=1.2K RPROG=1.2K,电流模式 ● 4.0 ● ● ● 4.158 ● 450 ● 950 ●0 ● 120 2.8 60 ● 3.5 ● 150 60 5 ● 60 ● 120 ● 0.9 5 150 55 55 55 4.2 500 1000 -2.5 ±1 -1 130 2.9 80 3.7 200 100 30 70 130 1.0 8.0 V 500 μA 100 μA 100 μA 100 4.242 V 550 mA 1050 mA -6 μA ±2 μA -2 μA 140 mA 3.0 V 100 mV 3.9 V 300 mV 140 mV 50 mV 80 mA 140 mA 1.1 V V CHRG 引脚输出低电压 I CHRG =5mA 0.3 0.6 V V STDBY 引脚输出低电平 I STDBY =5mA 0.3 0.6 V VTEMP-H TEMP 引脚高端翻转电压 80 82 %Vcc VTEMP-L ΔVRECHRG TLIM RON tss tRECHARGE tTERM IPROG TEMP 引脚低端翻转电压 再充电电池门限电压 限定温度模式中的结温 功率 FET“导通”电阻 (在 VCC 与 BAT 之间) 软启动时间 再充电比较器滤波时间 终止比较器滤波时间 PROG 引脚上拉电流 VFLOAT-VRECHRG IBAT=0 至 IBAT=1200V/RPROG VBAT 高至低 IBAT 降至 ICHG/10 以下 43 45 %Vcc 100 150 200 mV 145 ℃ 650 mΩ 20 μs 0.8 1.8 4 ms 0.8 1.8 4 ms 2.0 μA 4 南京拓微集成电路有限公司 典型性能特征 恒定电流模式下 PROG 引脚 电压与电源电压的关系曲线 PROG 引脚电压与温度的 关系曲线 充电电流与 PROG 引脚电 压的关系曲线 稳定输出(浮充)电压与充 电电流的关系曲线 稳定输出(浮充)电压与温 度的关系曲线 稳定输出(浮充)电压与电 压的关系曲线 涓流充电门限与温度的关系 曲线 充电电流与电池电压的关系 曲线 充电电流与电源电压的关系 曲线 充电电流与环境温度的关 系曲线 再充电电压门限与温度的关 系曲线 功率 FET“导通”电阻与温 度的关系曲线 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 引脚功能 TEMP(引脚 1):电池温度检测输入端。将 TEMP 管脚接到电池的 NTC 传感器的输出 端。如果 TEMP 管脚的电压小于输入电压的 45%或者大于输入电压的 80%,意味着电池 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 测功能取消,其他充电功能正常。 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 电阶段,此管脚的电压被调制在 0.1V;在恒 流充电阶段,此管脚的电压被固定在 1V。 在充电状态的所有模式,测量该管脚的电压 都可以根据下面的公式来估算充电电流: I BAT = VPROG RPROG × 1200 GND(引脚 3):电源地。 Vcc (引脚 4):输入电压正输入端。此管脚 的电压为内部电路的工作电源。当 Vcc 与 BAT 管脚的电压差小于 30mV 时,TP4056 将进入低功耗的停机模式,此时 BAT 管脚 的电流小于 2uA。 BAT(引脚 5):电池连接端。将电池的正 端连接到此管脚。在芯片被禁止工作或者睡 眠模式,BAT 管脚的漏电流小于 2uA。BAT 管脚向电池提供充电电流和 4.2V 的限制电 压。 (引脚 6):电池充电完成指示端。 当电池充电完成时 被内部开关拉到 低电平,表示充电完成。除此之外, 管脚将处于高阻态。 (引脚 7)漏极开路输出的充电状态 指示端。当充电器向电池充电时, 管 脚被内部开关拉到低电平,表示充电正在进 行;否则 管脚处于高阻态。 CE(引脚 8)芯片始能输入端。高输入电平 将使 TP4056 处于正常工作状态;低输入电 平使 TP4056 处于被禁止充电状态。CE 管脚 可以被 TTL 电平或者 CMOS 电平驱动。 6 方框图 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 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,利用芯片内部的功率 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 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 和电池故障状态 指示输出端 。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, 管脚输出低电平,表示充电正在进 行。如果电池电压低于 3V,充电器用小电流对 电池进行预充电。当电池电压超过 3V 时,充电 器采用恒流模式对电池充电,充电电流由 PROG 管脚和 GND 之间的电阻 RPROG 确定。当电池电 压接近 4.2V 电压时,充电电流逐渐减小,TP4056 进入恒压充电模式。当充电电流减小到充电结 束阈值时,充电周期结束, 端输出高阻态, 端输出低电位。 充电结束阈值是恒流充电电流的 10%。当 电池电压降到再充电阈值以下时,自动开始新 的充电周期。芯片内部的高精度的电压基准源, 误差放大器和电阻分压网络确保电池端调制电 压的精度在 1%以内,满足了锂离子电池和锂聚 合物电池的要求。当输入电压掉电或者输入电 压低于电池电压时,充电器进入低功耗的睡眠 模式,电池端消耗的电流小于 3uA,从而增加 了待机时间。如果将使能输入端 CE 接低电平, 充电器停止充电. 充电电流的设定 充电电流是采用一个连接在 PROG 引脚与地之 7 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 间的电阻器来设定的。设定电阻器和充电电流 采用下列公式来计算: 根据需要的充电电流来确定电阻器阻值, RPROG = 1200 I BAT (误差±10%) 客户应用中,可根据需求选取合适大小的 RPROG RPROG 与充电电流的关系确定可参考下表: RPROG (k) 30 IBAT (mA) 50 20 70 10 130 5 250 4 300 3 400 2 580 1.66 690 1.5 780 1.33 900 1.2 1000 充电终止 当充电电流在达到最终浮充电压之后降至 设定值的 1/10 时,充电循环被终止。该条件是 通过采用一个内部滤波比较器对 PROG 引脚进 行 监 控 来 检 测 的 。 当 PROG 引 脚 电 压 降 至 100mV 以下的时间超过 tTERM (一般为 1.8ms) 时,充电被终止。充电电流被锁断,TP4056 进 入待机模式,此时输入电源电流降至 55μA。 (注:C/10 终止在涓流充电和热限制模式中失 效)。 充 电时 , BAT 引 脚 上 的 瞬变 负载 会 使 PROG 引脚电压在 DC 充电电流降至设定值的 1/10 之间短暂地降至 100mV 以下。终止比较器 上的 1.8ms 滤波时间( tTERM )确保这种性质的 瞬变负载不会导致充电循环过早终止。一旦平 均充电电流降至设定值的 1/10 以下,TP4056 即终止充电循环并停止通过 BAT 引脚提供任何 电流。在这种状态下,BAT 引脚上的所有负载 都必须由电池来供电。 在待机模式中,TP4056 对 BAT 引脚电压进 行连续监控。如果该引脚电压降到 4.05V 的再 充电电门限(VRECHRG )以下,则另一个充电循环 开始并再次向电池供应电流。 图 1 示出了一个典型充电循环的状态图。 充电状态指示器 TP4056有两个漏极开路状态指示输出端, 和 。当充电器处于充电状态时, 被拉到低电平,在其它状态, 处于 高阻态。当电池的温度处于正常温度范围之外, 和 管脚都输出高阻态。 当TEMP端典型接法使用时, 当电池没有接 到充电器时,表示故障状态: 红灯和绿灯都不亮 在TEMP端接GND时,电池温度检测不起作 用,当电池没有接到充电器时, 输出脉冲 信号表示没有安装电池。当电池连接端BAT管 脚的外接电容为10uF时 闪烁频率约1-4秒 当不用状态指示功能时,将不用的状态指 示输出端接到地。 充电状态 红灯 绿灯 正在充电状态 电池充满状态 欠压,电池温度过高,过低 等故障状态,或无电池接入 (TEMP使用) BAT端接10u电容,无电池 (TEMP=GND) 亮 灭 灭 亮 灭 灭 绿灯亮,红灯闪烁 T=1-4 S 热限制 如果芯片温度升至约 140℃的预设值以上, 则一个内部热反馈环路将减小设定的充电电流, 直到 150℃以上减小电流至 0。该功能可防止 TP4056 过热,并允许用户提高给定电路板功率 处理能力的上限而没有损坏 TP4056 的风险。在 保证充电器将在最坏情况条件下自动减小电流 的前提下,可根据典型(而不是最坏情况)环 境温度来设定充电电流。 电池温度监测 为了防止温度过高或者过低对电池造成的 损害,TP4056 内部集成有电池温度监测电路。 电池温度监测是通过测量 TEMP 管脚的电压实 现的,TEMP 管脚的电压是由电池内的 NTC 热 敏电阻和一个电阻分压网络实现的,如图 1 所 示。 8 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 TP4056 将 TEMP 管脚的电压同芯片内部的两个 阈值 VLOW 和 VHIGH 相比较,以确认电池的温度 是否超出正常范围。在 TP4056 内部,VLOW 被 固定在 45%×Vcc,VHIGH 被固定在 80%×Vcc。 如 果 TEMP 管 脚 的 电 压 VTEMPVLOW 或 者 VTEMPVHIGH ,则表示电池的温度太高或者太 低,充电过程将被暂停;如果 TEMP 管脚的电 压 VTEMP 在 VLOW 和 VHIGH 之间,充电周期则继 续。 如果将 TEMP 管脚接到地线,电池温度监测功 能将被禁止。 确定R1和R2的值 R1和R2的值要根据电池的温度监测范围和 热敏电阻的电阻值来确定,现举例说明如下: 假设设定的电池温度范围为TL~TH,(其中 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TL时的阻值,RTH 为其在温度TH时的阻值,则RTL>RTH,那么, 在温度TL时,第一管脚TEMP端的电压为: VTEMPL = R2 RTL R1+ R2 RTL ×VIN 在温度TH时,第一管脚TEMP端的电压为: VTEMPH = R2 RTH R1+ R2 RTH ×VIN 然后,由VTEMPL=VHIGH=k2×Vcc (k2=0.8) VTEMPH=VLOW=k1×Vcc (k1=0.45) 则可解得: R1 = RTL RTH (K2 ? K1) (RTL ? RTH )K1K2 R2 = RTL RTH (K2 ? K1) RTL (K1 ? K1K2 ) ? RTH (K2 ? K1K2 ) 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: 从上面的推导中可以看出,待设定的温度 范围与电源电压Vcc是无关的,仅与R1、R2、 RTH、RTL有关;其中,RTH、RTL可通过查阅相 关的电池手册或通过实验测试得到。 在实际应用中,若只关注某一端的温度特 性,比如过热保护,则 R2 可以不用,而只用 R1 即可。R1 的推导也变得简单,在此不再赘述。 欠压闭锁 一个内部欠压闭锁电路对输入电压进行监 控,并在 Vcc 升至欠压闭锁门限以上之前使充 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 UVLO 比较器发生跳变, 则在 Vcc 升至比电池电压高 100mV 之前充电器 将不会退出停机模式。 手动停机 在充电循环中的任何时刻都能通过置 CE 端为低电位或去掉 RPROG(从而使 PROG 引脚浮 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 以下。重新将 CE 端置为高电位或连接设定电阻 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 和 引脚呈高阻抗状态:要么 Vcc 高出 BAT 引脚电压的幅度不足 100mV,要么施加在 Vcc 引 脚上的电压不足。 自动再启动 一旦充电循环被终止,TP4056 立即采用一 个具有 1.8ms 滤波时间( t RECHARGE )的比较器 来对 BAT 引脚上的电压进行连续监控。当电池 电压降至 4.05V(大致对应于电池容量的 80% 至 90%)以下时,充电循环重新开始。这确保 了电池被维持在(或接近)一个满充电状态, 并免除了进行周期性充电循环启动的需要。在 再充电循环过程中,CHRG 引脚输出进入一个 强下拉状态。 R1 = RTL RTH (K2 ? K1) (RTH ? RTL )K1K2 R2 = RTL RTH (K2 ? K1) RTH (K1 ? K1K2 ) ? RTL (K2 ? K1K2 ) 9 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 图 1:一个典型充电循环的状态图 稳定性的考虑 在恒定电流模式中,位于反馈环路中的是 PROG 引脚,而不是电池。恒定电流模式的稳定 性受 PROG 引脚阻抗的影响。当 PROG 引脚上 没有附加电容会减小设定电阻器的最大容许阻 值。PROG 引脚上的极点频率应保持在 CPROG, 则可采用下式来计算 RPROG 的最大电阻值: RPROG ≤ 2π 1 ? 105 ? CPROG 对用户来说,他们更感兴趣的可能是充电 电流,而不是瞬态电流。例如,如果一个运行 在低电流模式的开关电源与电池并联,则从 BAT 引脚流出的平均电流通常比瞬态电流脉冲 更加重要。在这种场合,可在 PROG 引脚上采 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 之间增设了一个 10k 电阻器以确保稳定性。 图 2:隔离 PROG 引脚上的容性负载 和滤波电路 功率损耗 TP4056 因热反馈的缘故而减小充电电流的 条件可通过 IC 中的功率损耗来估算。这种功率 损耗几乎全部都是由内部 MOSFET 产生的―― 这可由下式近似求出: PD = (VCC ? VBAT ) ? I BAT 式中的 PD 为耗散的功率,VCC 为输入电源电压, VBAT 为电池电压,IBAT 为充电电流。当热反馈开 始对 IC 提供保护时,环境温度近似为: TA = 145°C ? PDθJA TA = 145°C ? (VCC ?VBAT ) ? IBAT ?θJA 实例:通过编程使一个从 5V 电源获得工作电源 的 TP4056 向一个具有 3.75V 电压的放电锂离子 电 池 提 供 800mA 满 幅 度 电 流 。 假 设 θJA 为 150℃/W ( 请 参 见 电 路 板 布 局 的 考 虑 ), 当 TP4056 开始减小充电电流时,环境温度近似为: TA = 145°C ? (5V ? 3.75V ) ? (800mA) ?150°C / W TA = 145°C ? 0.5W ?150°C /W = 145°C ? 75°C TA = 65°C TP4056 可在 65℃以上的环境温度条件下使用, 但充电电流将被降至 800mA 以下。对于一个给 定的环境温度,充电电流可有下式近似求出: I BAT = 145°C ?TA (VCC ?VBAT ) ?θJA 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 例地减小。 切记不需要在 TP4056 应用设计中考虑最 坏的热条件,这一点很重要,因为该 IC 将在结 温达到 145℃左右时自动降低功耗。 热考虑 由于 SOP8/MSOP8 封装的外形尺寸很小, 因此,需要采用一个热设计精良的 PC 板布局以 10 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 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 IC 所产生的热量的散热通路 从芯片至引线框架,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 铜箔面积应尽可能地宽阔,并向外延伸至较大 的铜面积,以便将热量散播到周围环境中。至 内部或背部铜电路层的通孔在改善充电器的总 体热性能方面也是颇有用处的。当进行 PC 板布 局设计时,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 和最大充电电流有所影响。 增加热调节电流 降低内部 MOSFET 两端的压降能够显著减 少 IC 中的功耗。在热调节期间,这具有增加输 送至电池的电流的作用。对策之一是通过一个 外部元件(例如一个电阻器或二极管)将一部 分功率耗散掉。 实例:通过编程使一个从 5V 交流适配器获 得工作电源的 TP4056 向一个具有 3.75V 电压的 放电锂离子电池设置为 800mA 的满幅充电电 流。假设θJA 为 125℃/W,则在 25℃的环境温度 条件下,充电电流近似为: I BAT = (5V 145°C ? 25°C ? 3.75V ) ?125°C /W = 768mA 通过降低一个与 5V 交流适配器串联的电阻器 两端的电压(如图 3 所示),可减少片上功耗, 从而增大热调整的充电电流: I BAT = (VS 145°C ? 25°C ? IBAT RCC ?VBAT ) ?θJA 利用二次方程可求出 I BAT 2 。 (VS ?VBAT ) ? IBAT = (VS ? VBAT )2 ? 4 RCC (145°C θ JA ? TA ) 2RCC 取 RCC=0.25Ω、VS=5V、VBAT=3.75V、TA=25℃ 且θ JA = 125亷/W ,我们可以计算出热调整的 充电电流:IBAT=948mA,结果说明该结构可以在 更高的环境温度下输出 800MA 满幅充电. 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 式中,如果 VCC 变得足够低而使 TP4056 处于低 压降状态,则它实际上有可能延长充电时间。 图 4 示出了该电路是如何随着 RCC 的变大而导 致电压下降的。 当为了保持较小的元件尺寸并避免发生 压降而使 RCC 值最小化时,该技术能起到最佳 的作用。请牢记选择一个具有足够功率处理能 力的电阻器。 图 3:一种尽量增大热调节模式充节电流 的电路 VCC 旁路电容器 输入旁路可以使用多种类型的电容器。然 而,在采用多层陶瓷电容器时必须谨慎。由于 有些类型的陶瓷电容器具有自谐振和高 Q 值的 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 器串联的 1.5Ω 电阻器将最大限度地减小启动 电压瞬态信号。 11 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 充电电流软启动 TP4056 包括一个用于在充电循环开始时最 大限度地减小涌入电流的软启动电路。当一个 充电循环被启动时,充电电流将在 20μs 左右 的时间里从 0 上升至满幅全标度值。在启动过 程中,这能够起到最大限度地减小电源上的瞬 变电流负载的作用。 反向极性输入电压保护 在有些应用中,需要在 VCC 上进行反向极 性电压保护。如果电源电压足够高,则可采用 一个串联隔离二极管。在其他必须保持低降压 的场合,可以采用一个 P 沟道 MOSFET(如图 5 所示)。 USB 和交流适配器电源 TP4056 允许从一个交流适配器或一个 USB 端口进行充电。图 6 示出了如何将交流适配器 与 USB 电源输入加以组合的一个实例。一个 P 沟道 MOSFET(MP1)被用于防止交流适配器 接入时信号反向传入 USB 端口,而一个肖特基 二极管(D1)则被用于防止 USB 功率在经过 1K 下拉电阻器时产生损耗。 一般来说,交流适配器能够提供比电流限 值为 500mA 的 USB 端口大得多的电流。因此, 当交流适配器接入时,可采用一个 N 沟道 MOSFET(MN1)和一个附加的 10K 设定电阻 器来把充电电流增加至 600mA。 图 5:低损耗输入反向极性保护 图 6:交流适配器与 USB 电源的组合 12 封装描述 南京拓微集成电路有限公司 8 引脚 SOP-PP 封装(单位 mm) TP4056 13 南京拓微集成电路有限公司 8 引脚 MSOP-PP 封装(单位 mm) TP4056 14 典型应用 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 适合需要电池温度检测功能,电池温度异常指示 和充电状态指示的应用 适合需要充电状态指示,不需要 电池温度监测功能的应用 适合既不需要充电状态指示,也不需要 电池温度监测功能的应用 适合同时应用 USB 接口和墙上适配器充电 充电状态用红色 LED 指示,充电结束状态 用绿色 LED 指示,增加热耗散功率电阻 15 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 TP4056 使用注意事项及 DEMO 板说明书 一、TP4056 使用注意事项: 1、TP4056 采用 SOP8/MSOP8-PP 封装,使用中需将底部散热片与 PCB 板焊接良好,底 部散热区域需要加通孔,并有大面积铜箔散热为优。多层 PCB 加充分过孔对散热有 良好的效果,散热效果不佳可能引起充电电流受温度保护而减小。在 SOP8/MSOP8 背面散热部分加适当的过孔,也方便了手工焊接,(可以从背面过孔处灌焊锡,将散热 面可靠焊接)。 2、TP4056 应用在大电流充电(700mA 以上),为了缩短充电时间,需增加热耗散电阻 (如下图 R11、R12),阻值范围 0.2~0.5Ω。客户根据使用情况选取合适电阻大小。 3、TP4056 应用中 BAT 端的 10u 电容位置以靠近芯片 BAT 端为优,不宜过远。 4、TP4056 测试中,BAT 端应直接连接电池,不可串联电流表,电流表可接在 Vcc 端。 5、为保证各种情况下可靠使用,防止尖峰和毛刺电压引起的芯片损坏,建议在 BAT 端 和电源输入端各接一个 0.1u 的陶瓷电容,而且在布线 DEMO 板电路图 三、功能演示说明:(工作环境:电源电压 5V,环境温度 25℃。) 1、设置充电电流。(用户可以调节电位器选择需要的充电电流) 闭合 KPR1k, RPROG=1k 1300mA 闭合 KPR1.2k, RPROG=1.2k 1000mA 闭合 KPR2k, RPROG=2k 600mA 闭合 KPR10k, RPROG=10k 130mA 闭合 KPR103, RPROG=0.82k-10.5k 120mA-1300mA 2、设置指示灯,红绿双灯指示: 充电状态 指示灯状态 正在充电状态 红灯亮,绿灯灭 电池充满状态 红灯灭,绿灯亮 欠压,电池温度过高,过低,无电池 红灯灭,绿灯灭 等故障状态(TEMP端正常连接) BAT端接10u电容,无电池(TEMP端 绿灯亮,红灯闪烁 接地) 16 南京拓微集成电路有限公司 TP4056 3、模拟充电状态 闭合 KPR10k, KBAT-C, KBAT-R,6upKT-GND BAT 端连接一电容 C2 和一电阻 R6 代替锂电池,模拟正在充电状态:红灯亮,绿灯灭。 说明:此状态模拟仅限电源电压小于等于 5V,大于 5V 时请用锂电池实际测试。 闭合 KPR10k, KBAT-C,KT-GND BAT 端连接一电容 C2 代替锂电池,模拟充电完成状态:绿灯亮,红灯闪烁。 说明:由于使用 10uF 的电容 C2 代替锂电池模拟充满状态,电容充满后缓慢放电,当电 容电压变低至再充电门限电压 4.05V 时,自动再次充电,则可看见红灯周期性闪烁。 4、模拟充电末端 BAT 端电压 闭合 KPR10k, KBAT-C, KBAT-R,KT-GND 测量 BAT 端电压。即为充电结束时电压 4.2V ±1.5%。 5、如客户需要监测电池温度,断开 KT-GND,连接 TP4056 的 TEMP 端(1 脚,已预留连接 孔)至锂电池温度监测端,客户根据实际情况自定 R9,R10 大小并安装。如不需要此项功 能,闭合 KT-GND 即可。 6、CE 始能端。闭合开关 KCE-GND,CE 端下拉至低电平,芯片停止充电;打开 KCE-GND, 芯片正常充电。 7、有的客户在应用中 BAT 端无锂电池时不希望红色指示灯闪烁,闭合 KBATUP,将 BAT 端用 100k 电阻连接至 Vdd,绿灯亮,可用于指示待机状态,不影响正常充电使用。 8、锂电池充电 将锂电池正极连接至芯片 BAT 端,负极接地。需要温度监测功能请连接 TEMP 端(1 脚), 否则闭合 KT-GND。设置需要的充电电流和指示灯,断开 KBATR,KCE-GND,即可开 始充电。 17