基于5056的大电流锂电池充电器方案 随着当今数码电子产品功能的不断增加，LCD屏幕越来越大，以及不断增强的多媒体 视屏功能，市面上锂离子/聚合物电池的容量也做得越来越大。与此同时，消费者对 缩短大容量电池的充电时间提出了期望。为了能更快速有效地对这些大容量电池进 行充电，以满足消费者不断增长的需求，５０５６高效充电管理ｉｃ应孕而生。 5056 是可以对单节锂离子或锂聚合物可充电电池进行恒流 /恒压充电的充电器电 路。器件内部采用PMOSFET架构，应用时不需要外部另加阻流二极管。热反馈电路可 以自动调节充电电流，使器件在功耗比较大或者环境温度比较高的情况下将芯片温 度控制在安全范围内。 5056 只需要极少的外围元器件，可以适应 USB 电源和适配器电源工作，非常适用 于便携式应用的领域。充电输出电压为 4.2V，充电电流的大小可以通过一个外部电 阻设置。在恒压充电阶段中，当充电电流降至设定值 1/10 时，5056 将终止充电 循环。 图 1：5056 管脚图。 当输入电压(交流适配器或者USB电源)掉电时，5056 自动进入低功耗的睡眠模式， 此时电池的电流消耗小于2μ A。其它功能包括输入电压过低锁存、芯片使能输入、 自动再充电、电池温度监控以及状态指示等功能。 充电过程：5056 在整个电池充电过程中有四种基本充电模式：涓流充电、恒流充 电、恒压充电和充电完成与再充电。 1／6 涓流充电：充电开始前，5056 先检查输入电源，当输入电源大于最小工作电压或 欠压锁定阈值，并且芯片使能端接高电平时，5056 开始对电池充电。5056 先检 查电池的状态。如果电池电压高于 3V，充电器则进入恒流充电；而如果电池电压低 于 3V 时，充电器则进入涓流充电模式。涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一(还 是以恒定充电电流为 1A 举例，则涓流充电电流为 100mA)，涓流充电状态一直保持 延续到 5056 芯片探测到电池电压达到 3V 后结束，之后进入恒流充电阶段。 图2：5056封装。 恒流充电：恒流充电模式中，充电电流由PROG脚与GND间的电阻RPROG确定。(参见下 文“可编程的充电电流”) IBAT = (VPROG/ RPROG)·1000 (VPROG的典型值为1V) 5056进入恒流充电模式中后，将一直按设定的电流值保持充电，直到电池慢慢到 达电压调节点4.2V，转而进入恒压充电。 恒压充电：在电池电压慢慢接近4.2V时，充电器就渐渐转为恒压充电。此时原先的 恒流充电电流也慢慢减小，并随着电池容量越来越接近最大容量而急剧下降。 充电完成与再充电：当充电电流被探测到减小至恒流充电电流的10%后，充电器终止 向电池充电，进入低功耗的待机模式。 在待机模式下，5056会继续检测电池端的电压，如果电池电压降到 4.05V以下，则 充电器将再次向电池充电。 2／6 可编程的充电电流：5056 的充电电流由连接在PROG脚与GND之间RPROG电阻来确定， 计算公式如下： IBAT = (VPROG/ RPROG)·1000 (VPROG的典型值为1V) 例如，客户需要得到一个1A的充电电流的话，根据公式得到 1A = (1/ RPROG)·1000， 解方程式得VPROG = 1000Ω ，即VPROG = 1KΩ 图 3 显示了 RPROG 为 1K 和 2K 时，不同的电源输入 Vcc 与充电电流 Ibat 之间的关 系图，可以看到充电输出电流基本没有很大变化，只与 RPROG 的设定值有关系。 图 3：电源输入 Vcc VS 充电电流 Ibat。 典型应用电路 图4给出的是典型的应用电路，电路中R1, R2由NTC热敏电阻值来确定。设热敏电阻 在最低工作温度时的电阻为RTL，在最高工作温度时的电阻为RTH(RTL与RTH的数据可 查电池厂方数据或做实验得到)，则R1，R2的阻值分别为： 3／6 图4：5056应用电路。 如果用户只关心高温保护，而不用关心低温保护，则可将 R2 去掉，只保留 R1，这 时 R1 的计算公式变为： 4／6 直流适配器与USB组合的方案 当充电器需要直流适配器与 USB 充电两者都能用时，可采用图 5 所示的方案。方案 中，假如使用 USB 口进行供电的话，MOS-P 门极接地，USB 电源通过 MOS-P 导通至 VCC，同时 MOS-N 处于关断状态，PROG 上的编程电阻为 2K，即充电电流设定为 500mA， 这样可防止 USB 接口被充电器拉死；而当采用 5V 直流适配器的时候，适配器电流通 过肖特基二极管加至 VCC 脚，MOS-P 由于门极为高电平而被截止，不会对 USB 口产 生影响。同时 MOS-N 由于门极为高电平而导通，此时 PROG 脚上的编程电阻相当于 1K(2 个 2K 电阻并联)，即设定充电电流为 1A，来对锂离子电池进行快速充电。 图5：交流适配器与USB组合的方案。 芯片热保护功能 利用晶体管PN结的导通电压随温度升高而降低，而其变化值随温度的升高而增加的 特性，5056 设计了集成于芯片内部的过热保护功能。当内部温度传感器升至约 125℃以上时，内部的热保护电路将自动减小充电电流的电流值，随着温度的不断升 高，当温度达到145℃的时候，则可完全关闭充电电流。该功能可以让用户放心使用 最大功率的充电电流而无需担心芯片被损坏。 充电状态指示 5056有 CHRG和STDBY两个状态输出指示。当充电器处于充电状态时，CHRG置低电平， STDBY输出高阻态；当电池处于充满状态时，CHRG变为高阻态，STDBY被拉为低电平。 5／6 如果不需要用到状态指示功能，可以将不用的相应的状态输出指示脚接地。 指示灯状态 布板的注意事项 5056 采用 SOP8-PP 封装，芯片底部带有散热片，以便于将芯片工作时产生的热量 通过散热片发散出去，因此，为了达到较好的散热效果，散热片下的 PC 板铜箔面积 要尽可能的宽阔，并将之延伸至外面更大，更宽的铜箔面积，而且需将散热片与散 热片下的铜箔用焊锡焊接在一起，以增加热的传导性；此外，利用多个通孔将上层 铜箔与下层铜箔连接起来能够更有效地拓展散热面积，有利于将热量散至周围环境 中，增加充电芯片的散热效果(如图 6 所示)。 图6：5056布板示意图。 在芯片散热良好的情况下，5056 可提供电路最大充电电流为 1,600MA，实验中， 在室温状态下，充电电流设置为 1,600MA，连续工作 15 分钟，IC 表面温度为 60℃； 设置为 1,000MA 时，连续工作 15 分钟，IC 表面温度为 50℃。 6／6