MY4054 单节锂离子电池线性充电 IC 描述 MY4054 是一款完整的单节锂离子电池用恒定电流/恒定电压线性充电器。其中 ThinSOT 封装与较少的外部元器件数目使得 MY4054 成为便携式应用的理想选择。而且 MY4054 是 专为在 USB 电源规范内工作而设计的。 由于采用内部 MOSFET 构架，所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对 充电电流进行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 定为 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 之后降至设定值的 1/10 时，MY4054 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，MY4054 自动进入一个低电流状态， 将电池漏电流降至 2uA 以下，可将 MY4054 置于停机模式，从而将供电电流降至 25uA。 MY4054 的其他特点包括充电电流监控器、欠压闭锁、自动再充电和一个用于指示充电 结束和输入电压接入的状态引脚。 特点 高达 800mA 的可编程充电电流 ● 无需 MOSFET、检测电阻器和隔离二极管 ● 用于单节锂离子电池、采用 SOT23-5 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 ● 直接从 USB 端口给锂离子电池充电 ● 精度达±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 ● 充电状态输出引脚 ● C/10 充电终止 ● 停机模式下供电电流为 25uA ● 2.9V 涓流充电门限 ● 软启动限制了浪涌电流 ● 采用 5 引脚 SOT23-5 封装 ● 应用 蜂窝电话、PDA、MP3 播放机 ● 充电座 ● 蓝牙应用 ● ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 1 页 共 15 页 MY4054 典型应用 引脚排列图 引脚定义 引脚号 符号 引脚描述 1 CHRG 漏极开路充电输出，充电状态指示 2 GND 地 3 BAT 充电电流输出 4 VCC 电源输入 5 PROG 充电电流设定 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 2 页 共 15 页 MY4054 引脚功能 CHRG( CHRG(引脚 1) 1)： 漏极开路充电状态输出。在电池的充电过程中，由一个内部 N 沟道 MOSFET 将 CHRG 引脚拉 至低电平。当充电循环结束时，一个约 20uA 的弱下拉电流源被连接至 CHRG 引脚，指示一 个”AC 存在”状态。当 MY4054 检测到一个欠压闭锁条件时，CHRG 引脚被强制为高阻抗状 态。 GND GND（引脚 2）： 地。 BAT BAT（引脚 3）： 充电电流输出。该引脚向电池提供充电电流并将最终浮充电压调节至 4.2V。该引脚的 一个精准内部电阻分压器设定浮充电压，在停机模式中，该内部电阻分压器断开。 VCC VCC（引脚 4）： 正输入电源电压。该引脚向充电器供电。VCC 的变化范围在 4.25V 至 6.5V 之间，并应 通过至少一个 1uF 电容器进行旁路。当 VCC 降至 BAT 引脚电压的 30mV 以内时，MY4054 进入停机模式，从而使 IBAT 降至 2uA 以下。 PROG PROG（引脚 5）： 充电电流设定，充电电流监控和停机引脚。在该引脚与地之间连接一个精度为 1%的电 阻器 RPROG 可以设定充电电流。当在恒定电流模式下进行充电时，该引脚的电压被维持在 1V。在所有的模式中都可以利用该引脚上的电压来测算充电电流，公式如下： IBAT=（VPROG/RPROG）*1000 PROG 引脚还可以用来关断充电器。将设定电阻与地断接，内部一个 3uA 电流将 PROG 引脚拉至高电平。当该引脚的电压达到 1.21V 的停机门限电压时，充电器进入停机模式，充 电停止且输入电源电流降至 25uA。该引脚还被箝位在 2.4V 左右。把该引脚驱动至箝位电压 以上将吸收高达 1.5mA 的电流。重新将 RPROG 与地相连将使充电器恢复正常操作状态。 最大绝对额定值 参数 额定值 输入电源电压 －0.3V～10V PROG -0.3V～Vcc＋0.3V BAT -0.3V～7V CHRG -0.3V～10V BAT 短路持续时间 连续 BAT 引脚电流 800mA PROG 引脚电流 800uA 最大结温 125℃ 工作环境工作温度 -40℃～85℃ 贮存温度环境 -65℃～125℃ 引脚温度（焊接时间 10 秒） 260℃ ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 3 页 共 15 页 MY4054 电特性 凡标注●表示该指标适合整个工作温度范围，否则仅指 TA 明。 符号 参数 Vcc 输入电源电压 Icc 输入电源电流 条件 IBAT 稳定输出电压 BAT 引脚电流 最小值 ● 典型值 4.25 最大值 单位 6.5 V 充电模式，RPROG=10K ● 300 2000 uA 待机模式（充电终止） ● 200 500 uA ● 25 50 uA 4.158 4.2 4.242 V 停机模式（RPROG 未连接，Vcc 小于 VBAT） VFLOAT =25℃，Vcc=5V，除非特别注 0℃≤TA≤85℃, IBAT=40mA RPROG=10K，电流模式 ● 93 100 107 mA RPROG=2K，电流模式 ● 465 500 535 mA 待机模式，VBAT＝4.2V ● 0 -2.5 -6 uA 停机模式（RPROG 未连接） ±1 ±2 uA 睡眠模式，Vcc＝0V ±1 ±2 uA 20 45 70 mA ITRILK 涓流充电电流 VBAT＜VTRILK，RPROG＝2K VTRILK 涓流充电门限电压 RPROG＝10K，VBAT 上升 2.8 2.9 3.0 V VTRHYS 涓流充电迟滞电压 RPROG＝10K 60 80 110 mV VUV Vcc 欠压闭锁门限 从 Vcc 低至高 ● 3.7 3.8 3.92 V VUVHYS Vcc 欠压闭锁迟滞 ● 150 200 300 mV VMSD 手动停机门限电压 PROG 引脚电平上升 ● 1.15 1.21 1.30 V PROG 引脚电平下降 ● 0.9 1.0 1.1 V Vcc 从低到高 70 100 140 mV Vcc 从高到低 5 30 50 mV VADS ITERM Vcc- VBAT 闭锁门限 ● 0.085 0.10 0.115 RPROG＝2K ● 0.085 0.10 0.115 ● 0.93 1.0 1.07 V 8 20 35 uA 0.35 0.6 V 150 200 mV C/10 终止电流门限 PROG 引脚电压 RPROG＝10K，电流模式 ICHRG CHRG 弱下拉电流 VCHRG＝5V VCHRG CHRG 输出低电压 ICHRG＝5mA VRECHRG 再充电电池门限 VFLOAT－VRECHRG TLIM 恒温度模式结温 TSS 功率 F E T“导通”电 阻（在 Vcc 与 BAT 之间） 软启动时间 mA RPROG＝10K VPROG RON ● IBAT＝0 至 IBAT＝1000V/ RPROG 100 /mA mA /mA 120 ℃ 600 mΩ 100 uS ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 4 页 共 15 页 MY4054 TRE 再充滤波时间 VBAT 高至低 0.75 2 4.5 mS TTERM 终止滤波时间 IBAT 降至 ICHG/10 以下 400 1000 2500 uS IPROG PROG 上拉电流 3 典型性能特性图 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 5 页 共 15 页 uA MY4054 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 6 页 共 15 页 MY4054 工作原理 MY4054 是一款采用恒定电流/恒定电压算法的单节锂离子电池充电器。它能够提供 800mA 的充电电流（借助一个热设计良好的 PCB 布局）和一个±1%的最终浮充电压精度。 MY4054 包括一个内部 P 沟道功率 MOSFET 和调节电路。无需隔离二极管或外部电流检测 电阻器；因此，基本充电器电路仅需要两个外部元件。不仅如此，MY4054 还能够从一个 USB 电源获得工作电源。 正常充电循环 当 VCC 引脚电压升至 UVLO 门限电平以上且在 PROOG 引脚与地之间连接了一个精度 为 1%的设定电阻器或当一个电池与充电器输出端相连时，一个充电循环开始。如果 BAT 引 脚电平低于 2.9V，则充电器进入涓流充电模式。在该模式中，MY4054 提供约 1/10 的设定 充电电流，以便将电池电压提升至一个安全的电平，从而实现满电流充电。 当 BAT 引脚电压升至 2.9V 以上时，充电器进入恒定电流模式，此时向电流提供设定的 充电电流。当 BAT 引脚电压达到最终浮充电压（4.2V）时，MY4054 进入恒定电压模式， 且充电电流开始减小。当充电电流降至设定值的 1/10 时，充电循环结束。 充电电流的设定 充电电流是采用一个连接在 PROG 引脚与地之间的电阻器来设定的。电池充电电流是 PROG 引脚输出电流的 1000 倍。设定电阻器和充电电流采用下列公式来计算： RPROG=1000V / ICHG， ICHG=1000V / RPROG 从 BAT 引脚输出的充电电流可以通过监视 PROG 引脚电压随时确定，公式如下： IBAT=（VPROG / RPROG）*1000 充电终止 当充电电流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 1ms)时，充电被终止。充电电流被锁断，MY4054 进入待机模式，此时输入电源电流降至 200uA。（ 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 之前短暂地降至 100mV 以下。终止比较器上的 1ms 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，MY4054 即 终止循环并停止通过 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，MY4054 对 BAT 引脚电压进行连续监控。如果该引脚电压降 4.05V 的 再充电门限（VRECHRG）以下，则另一个充电循环开始并再次向电池供应电流。当在待机模 式中进行充电循环的手动再起动时，必须取消然后再施加输入电压，或者必须关断充电器并 使用 PROG 引脚进行再起动。图 1 示出了一个典型充电循环的状态。 CHRG 充电状态指示（CHRG CHRG） 充电状态输出有三种不同的状态：强下拉（约 10mA）、 弱 下 拉 (约 20uA)和高阻抗。强 下拉状态表示 MY4054 处于一个充电循环中。一旦充电循环被终止，则引脚状态由欠压闭 锁条件来决定。弱下拉状态表示 VCC 满足 UVLO 条件且 MY4054 处于充电就绪状态。高阻 抗状态表示 MY4054 处于欠压闭锁模式：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。可采用一个微处理器来区分这三种状态（见下述）。 热限制 如果片温度试图升至约 120℃的预设值以上，则一个内部热反馈环路将减小设定的充电 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 7 页 共 15 页 MY4054 电流。该功能防止 MY4054 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 MY4054 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。 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 电路具有一个内置 200mV 迟滞。另外，为防止功率 MOSFET 中的电流反向流动，当 VCC 降到比电池电压高出的幅度不足 30mV 时，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去掉 R PR O G（从而使 PROG 引脚浮置）来把 MY4054 置于停机模式。这使得电池漏电流降至 2uA 以下，且电源电流降至 50uA 以下。重新连接设 定电阻器可启动一个新的充电循环。 在手动停机模式中，只要 VCC 高到足以超过 UVLO 条件，CHRG 引脚都将处于弱下拉 状态。如果 MY4054 处于欠压闭锁模式，则 CHRG 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。 自动再起动 一旦充电循环被终止 MY4054 立即采用一个具有 2ms 滤波时间(tRECHARGE)的比较器对 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。 图一、一个典型充电循环的状态图 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 8 页 共 15 页 MY4054 应用信息 稳定性考虑 只要电池与充电器的输出端相连，恒定电压模式反馈环路就能够在未采用一个外部电容 器的情况下保持稳定。在没有接电池时，为了减小纹波电压，建议采用一个输出电容。当采 用大数值的低 ESR 陶瓷电容器时，建议增加一个与电容器串联的 1Ω电阻器。如果使用的 是钽电容，则不需要串联电阻器。 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≤1/（2Л*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，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。在 PROG 引脚和滤波电容器之间增 设了一个 10K 电阻以确保稳定性。 图二、隔离 PROG 引脚上的容性负载和滤波电路 功率损耗 MY4054 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）*IBAT 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=120℃-PD*θJA TA=120℃-（VCC-VBAT）*IBAT*θJA 实例：通过编程使一个从 5VUSB 电源获得工作电源的 MY4054 向一个具有 3.75V 电压 的放电锂离子电池提供 400mA 满幅度电流。假设θJA 为 150℃/W，当 MY4054 开始减小充 电电流时，环境温度近似为： TA=120℃-（5V-3.75V）*(400mA)*150℃/W TA=120℃-0.5W*150℃/W=120℃-75℃=45℃ MY4054 可在 45℃以上的环境温度条件下使用，但充电电流将被降至 400mA 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： IBAT=（120℃-TA）/（（ VCC-VBAT）*θJA） 再以 60℃的环境温度来考虑前面的例子。充电电流将被大约减小至： IBAT=（120℃-60℃）/（（ 5V-3.75V）*150℃/W）=60℃/197.5℃/A=320mA ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 9 页 共 15 页 MY4054 不仅如此，正如工作原理部份所讨论的那样，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 MY4054 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 120℃左右时自动降低功耗。 热考虑 由于 SOT23-5 封装的外形很小，固此，需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 IC 所产生的热量的散热通路从芯 片至引线框架，并通过峰值后引线（特别是接地引线）到达 PC 板铜面。PC 板铜面为散热 器。引脚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。 下表罗列了几种不同电路板尺寸和铜面积条件下的热阻。所有的测量结果都是在静止空 气中的 3/32”FR-4 电路板上（器件安装于其顶面）获得的。 增加热调节电流 降低内部 MOSFET 两端的压降能够显著减小 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 部份功率散掉。 实例：通过编程使一个从 5V 交流适配器获得工作电源的 MY4054 向一个具有 3.75V 电 压的放电锂离子电池提供 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： IBAT=（120℃-25℃）/(（5V-3.75V）*125℃/W)=608mA 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： IBAT=（120℃-25℃）/（（ VS-IBATRCC-VBAT）*θJA） 图三、一种能尽量增大热调节模式充电电流的电路 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 10 页 共 15 页 MY4054 利用二次方程可求出 IBAT2。 取 RCC=0.25Ω、VS=5V、VBAT=3.75V、TA=25℃且θJA=125℃/W，我们可以计算出热调 整的充电电流： IBAT=708.4mA 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 MY4054 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。 图四、充电电流与 RCC 的关系曲线 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和高 Q 值的特点，因此，在某此启动条件下（比如将充电 器输入与一个工作的电源相连）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。 充电电流软启动 MY4054 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 20us 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。 CHRG 状态输出引脚 CHRG 引脚能够提供一个输入电压高于欠压闭锁门限电平的指示。一个约 20uA 的弱下 拉电流表示 VCC 引脚上施加了开始充电循环所需的足够电压。当一个放电电池被连接到充电 器时，充电循环的恒定电流部分开始，CHRG 引脚电平被拉至地。CHRG 引脚能够吸收高 达 10mA 的电流，以驱动一个用于指示充电循环正在进行之中的 LED。 当电池接近充满时，充电器进入充电循环的恒定电压部分，充电电流开始下降。当充电 电流降至不足设定电流的 1/10 时，充电循环结束且强下拉被一个 20uA 下拉所取代，表示充 电循环已经结束。如果输入电压被拿掉或降至欠压闭锁门限以下，则 CHRG 引脚变成高阻 抗。利用两个不同阻值的上拉电阻器，一个微处理器能够从该引脚检测出所有三种状态，如 图 5 所示。 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 11 页 共 15 页 MY4054 图五、采用一个微处理器来确定 CHRG 引脚状态 为了在 MY4054 处于充电模式时进行检测，将数字输出引脚（OUT）强制为高电平并 测量 CHRG 引脚上的电压。即使在采用 2K 上拉电阻器的情况下，N 沟道 MOSFET 也将把 该引脚拉至低电平。一旦充电循环终止，N 沟道 MOSFET 即被关断，并且一个 20uA 的电 流源被连接至 CHRG 引脚。IN 引脚随后将由 2K 上拉电阻器拉至高电平。为了确定是否存 在一个弱下拉电流，应将 OUT 引脚强制为高阻抗状态。弱电流源将通过一个 800K 电阻器 将 IN 引脚拉至低电平；如果 CHRG 引脚为高阻抗，则 IN 引脚将被拉至高电平，表示器件 处于一个 UVLO 状态。 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 6 所 示 ）。 图六、低损耗输入反向极性保护 USB 和交流适戌器电源 MY4054 允许从一个适配器或一个 USB 端口进行充电。图 7 示出了如何将交流适戌器 与 USB 电源输入加以组合的一个实例。一个 P 沟道 MOSFET（MPI）被用于防止交流适配 器接入时信号反向传入 USB 端口，而一个消特基二极管（DI）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。 图七、交流适配器与 USB 电源组合 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 12 页 共 15 页 MY4054 典型应用 ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 13 页 共 15 页 MY4054 封装尺寸： ___________________________________________________________________________ 苏州市蒸上电子科技有限公司 第 14 页 共 15 页 MY4054 更改信息 版本号 制订日期 Ver 1.01 2007.05.08 Ver 1.02 更改日期 备注 2008.03.19 注意 1、 由于产品或（及）技术的改进，本产品资料包含的信息可能已经发生改变，这一点我们 无法确保及时的通告，请在使用该产品前务必与我司或我司之代理商联系，以确保确认 您所参考的信息是最新的。 2、 本资料所记载内容因第三者的工业所有权而引发之诸问题，本公司不承担其责任。另外 ， 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