FAN5405中文版.pdf-资料库

2015年7月 FAN5400 / FAN5401 / FAN5402 / FAN5403 / FAN5404 / FAN5405 符合 USB 规范的单体锂离子开关充电器（带 USB-OTG 升压调节器）产品特性说明  用于单体锂离子和锂聚合物电池组的全集成高效充电器  比线性充电器的充电速度更快  充电电压精度： 25°C时为0.5% FAN5400系列(FAN540X)结合高度集成的开关模式充电器在最大程度上缩短USB电源的单体锂离子充电时间，结合升压调节器通过电池给USB外设供电。 0到125°C时为1%  5%输入电流调节精度  5%充电电流调节精度  输入电压的最大绝对值为20 V  输入工作电压最大值为6 V   可通过具有快速模式及其兼容性的高速I2C接口 1.25 最大充电速率 (3.4Mb/s)进行编程 – 输入电流 – 快速充电 / 终端电流 – 充电器电压 – 终端使能 VBUS经过1.8V稳压输出提供给辅助电路  占空周期范围宽的3 MHz同步降压PWM控制器  小尺寸1 H外部电感  带复位控制功能的安全定时器   由下降的充电电流调节来保持最小VBUS电压的弱输入源  防止电池漏电至VBUS的反向小漏电流  5 V，300 mA的升压模式，用于USB OTG的2.5到4.5 V电池输入通过操作速度高达3.4Mbps的I2C接口，可对充电参数和工作模式进行编程。充电器电路和升压调节器电路切换到3MHz在最大程度上降低外部无源器件的大小。 FAN540X提供三相电池充电：调节、恒定电流及恒定电压。要确保符合USB规范并在最大程度上缩短充电时间，应将输入电流限定为通过I2C主机所设定的值。充电是否终止由可编程最小电流决定。带复位控制功能的安全计时器可为I2C主机提供安全备份。电池电量低于内部阀值时，集成电路(IC)自动重新开始充电周期。如果移除了输入源，IC会进入高阻抗模式，可防止输入端电池充电状态报告通过I2C端口发回给主机。的漏电。芯片温度达到120°C时充电电流会减小。 FAN540X可作为升压调节器按照系统命令来运行。升压调节器包括限制电池涌入电流的软启动。 FAN540X采用1.96 mm间距WLCSP封装。 x 1.87 mm、20焊球、0.4 F A N 5 4 0 0 系列 - - 符合 U S B 规范的单体锂离子开关充电器（带 U S B O T G 升压调节器） - 应用场景  手机、智能手机、PDA  平板电脑、便携式媒体播放器  游戏机、数码相机商标所有权归各自生产商所有。 © 2009 Fairchild Semiconductor Corporation FAN5400 Family • Rev. 1.0.9 图1。典型应用（FAN5403-05引脚输出） www.fairchildsemi.com FAN540XSWPGNDCOUTL1VBAT+BatteryCSINRSENSE68m1HCBATSYSTEMLOAD0.1FVBUS1FPMID4.7FSDASCLOTG/USB#CREG1FVREGSTAT10FDISABLECBUSCMID

F A N 5 4 0 0 系列 - - 符合 U S B 规范的单体锂离子开关充电器（带 U S B O T G 升压调节器） - 订购信息器件型号温度范围封装 PN位： IC_INFO[4:3] 包装方法 FAN5400UCX -40至85°C FAN5401UCX -40至85°C FAN5402UCX -40至85°C FAN5403UCX -40至85°C FAN5403BUCX(1) -40至85°C FAN5404UCX -40至85°C FAN5405UCX -40至85°C FAN5405BUCX(1) -40至85°C 20焊球晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)、0.4mm间距，估计尺寸： 1.96 x 1.87mm 01 00 01 10 10 11 10 10 卷带卷带卷带卷带卷带卷带卷带卷带 Note: 1. FAN5403BUCX and FAN5405BUCX Includes backside lamination 表1 功能对比总结器件型号 PN位： REG3[4:3] 从地址自动充电 FAN5400 FAN5401 FAN5402 FAN5403 FAN5404 FAN5405 01 00 01 10 11 10 1101011 1101011 1101011 1101011 1101011 1101010 是否是是否是注意： 2. 特殊充电器是限流充电器，而不是USB兼容电源。表2 建议使用的外部器件特殊充电器(2) 否否否是是是安全限制无电池行为 E2引脚 VREG （E3引脚）否否否是是是关断关断 ON 关断关断 ON AUXPWR （连接至VBAT） PMID 禁用 1.8V 组件说明厂商参数典型值单位 L1 CBAT CMID CBUS 1 H, 20%, 1.3 A, 2016 Murata： LQM2MPN1R0M 或等效 L 1.0 DCR (Series R) 85 10 F, 20%, 6.3 V, X5R, Murata： GRM188R60J106M 0603 TDK: C1608X5R0J106M 4.7 F, 10%, 6.3 V, X5R, Murata： GRM188R60J475K 0603 TDK: C1608X5R0J475K 1.0 F, 10%, 25 V, X5R, Murata GRM188R61E105K 0603 TDK:C1608X5R1E105M C C(3) C 10 4.7 1.0 H m F F F 注意： 3. 6.3V额定值对于CMID而言足够了，因为VBUS上的Q3为PMID提供过压浪涌保护。(图3). © 2009 Fairchild Semiconductor Corporation FAN5400 Family • Rev. 1.10 www.fairchildsemi.com

框图图。2 IC和系统原理框图 F A N 5 4 0 0 系列 - - 符合 U S B 规范的单体锂离子开关充电器（带 U S B O T G 升压调节器） - PMID 大于VBAT 小于VBAT Q1A Q1B ON 关断关断 ON 图3。功率级 © 2009 Fairchild Semiconductor Corporation FAN5400 Family • Rev. 1.10 www.fairchildsemi.com PWMMODULATORQ1Q2Q1AQ1BISNSPMIDSWPGNDPMIDL1VBATCMID+BatteryCSIN1H4.7FCBATSYSTEMLOADVREFSDASCLOTG/USB#VCCVBUSCBUS1FSTATI2CINTERFACELOGICANDCONTROLPOWEROUTPUTSTAGEPMIDOSC30mACOUT0.1FRSENSEQ3CHARGEPUMPVBUSOVPI_INCONTROLVREGCREG1FDACDISABLE1.8V / PMID REGQ2PMIDCIN2VBUSCIN1Q1Q1BSWPGNDL1VBAT1HCOUT+BatteryRSENSE68mCBATSYSTEMLOADQ3Q1ACHARGEPUMPCSIN

F A N 5 4 0 0 系列 - - 符合 U S B 规范的单体锂离子开关充电器（带 U S B O T G 升压调节器） - 引脚布局俯视图底视图图4。 WLCSP-20 引脚分频引脚说明引脚号名称部件编号说明 A1, A2 VBUS 所有充电器输入电压和USB-OTG输出电压。通过一个1 F电容旁路至PGND。 A3 A4 NC SCL 所有未连接。该引脚和IC内部电路之间无外部连接。所有 I2C接口串行时钟。该引脚切勿悬浮。 B1-B3 PMID 所有电源输入电压。输入充电器调节器的功率、输入电流感测的旁路点以及高压输入开关。采用一个最小值为4.7 F, 6.3 V的电容旁路至PGND。 B4 C1-C3 C4 D1-D3 SDA SW STAT PGND 所有 I2C接口串行数据。该引脚切勿悬浮。所有开关节点。连接至输出电感。所有状态。开路漏极输出显示充电状态。当充电进行时，IC将该引脚拉至低电平。所有电源地。栅极驱动和功率二极管的功率返回。从该引脚至CMID底部的连接应该尽可能地短。 D4 OTG 所有 On-The-Go。结合OTG_EN和OTG_PL位使能升压调节器（参见表 16）。 VBUS通电复位(POR)时，该引脚将输入电流限值设置为t15MIN充电。 E1 CSIN 所有电流感测输入。与电池串联，连接至感测电阻。 IC采用该节点来感测流入电池的电流。采用一个0.1 F的电容将该引脚旁路至PGND。 E2 AUXPWR E2 禁用 FAN5400, FAN5401, FAN5402 FAN5403, FAN5404, FAN5405 E3 VREG 所有辅助电源。在高阻抗模式下与电池包连接为IC供电。通过一个1 F电容旁路至PGND。充电禁用。如果该引脚为高电平，充电被禁用。当为低电平时，，充电由I2C寄存器控制。如果该引脚为高电平，，15分钟计时器被复位。该引脚不影响32秒计时器。调节器输出。连接至一个1F电容至PGND。该引脚能提供最高值为2 mA的DC负载电流。对于FAN5400-FAN5402来说，输出电压PMID限值为6.5 V。对于FAN5403- FAN5405，输出电压调节为1.8 V。 E4 VBAT 所有电池电压。连接至电池包的正(+)极。如果电池通过长引脚连接，采用一个0.1 F的电容旁路至PGND。 © 2009 Fairchild Semiconductor Corporation FAN5400 Family • Rev. 1.10 www.fairchildsemi.com C1B1A1A2C3B3A3C2D1D3D2B2C4B4A4D4E1E3E2E4C1B1A1C3B3A3A2C2D1D3D2B2C4B4A4D4E1E3E2E4

F A N 5 4 0 0 系列 - - 符合 U S B 规范的单体锂离子开关充电器（带 U S B O T G 升压调节器） - 绝对最大额定值应力超过绝对最大额定值，可能会损坏设备。在超出推荐的工作条件的情况下，该器件可能无法正常运行或操作，且不建议让器件在这些条件下长期工作。此外，过度暴露在高于推荐的工作条件下，会影响器件的可靠性。绝对最大额定值仅是额定应力值。符号 VBUS VBUS电压 VSTAT STAT电压参数连续脉冲，最大非重复值100ms PMID电压 SW、CSIN、VBAT、AUXPWR、DISABLE 电压其它引脚上的电压 VI VO 最小值最大值单位 –1.4 –2.0 –0.3 –0.3 –0.3 20.0 16.0 7.0 7.0 6.5(4) V V V V 当升压器或充电器为有效时，最大VBUS斜率大于5.5 V。 4 V/s 人体模型满足JESD22-A114 充电器件模型 JESD22-C101 2000 500 –40 –65 +150 +150 +260 V °C °C °C ESD 静电放电防护等级 TJ 结温 TSTG 存储温度 TL 引脚焊接温度，10秒注意： 4. 选取6.5 V与VI+0.3V中的较小值。推荐工作条件推荐的操作条件表定义了器件的真实工作条件。飞兆半导体建议不要超过推荐工作条件，也不能按照绝对最大额定值进行设计。指定推荐的工作条件，以确保设备的最佳性能达到数据表中的规格。符号 VBUS 电源电压参数最小值最大值单位 VBAT（最大值）升压使能时的最大电池电压在VBUS短路时，VBUS压摆率为负值， CMID < 4.7 F，参见充电时VBUS短路 TA < 60°C TA > 60°C 环境温度结温（参见热调节和保护节） TA TJ 热性能 4 –30 –30 6 4.5 4 2 +85 +120 V V V/s °C °C 结-环境之间热阻与具体应用和电路板布局有关。特别注意的是，不要超过给定环境温度TA时的结温 TJ(max) 。有关测量数据，参见表 11。该数据由2s2p四层板测得，符合JESD51-JEDEC标准。符号参数 JA JB 结-环境之间热阻结-PCB之间热阻 © 2009 Fairchild Semiconductor Corporation FAN5400 Family • Rev. 1.10 典型值单位 60 20 °C/W °C/W www.fairchildsemi.com dtdVBUSdtdVBUS

电气规格若无其他说明：根据图1电路； TJ和TA的推荐工作温度范围； VBUS=5.0 V； HZ_MODE； OPA_MODE=0; （充电模式）； SCL、SDA、OTG=0或1.8 V；以及TJ=25°C时的典型值。参数工作条件最小值典型值最大值单位 F A N 5 4 0 0 系列 - - 符合 U S B 规范的单体锂离子开关充电器（带 U S B O T G 升压调节器） - 3.5 –0.5% –1% 550 95 92 97 94 3.4 –5 10 2.5 mA mA 63 90 A 0.2 5.0 A 100 97 100 97 20 10 A 4.4 +0.5% V +1% 1250 mA 105 102 103 100 3.7 +5 0.4 % V % ms V V 符号电源 IVBUS VBUS电流 ILKG VBAT至VBUS漏电流 IBAT 高阻抗模式下的电池放电电流 VBUS > VBUS（最小值）、PWM开关 VBUS > VBUS（最小值）； PWM使能、无开关（电池OVP条件）； I_IN 设置=100mA 0°C < TJ < 85°C、HZ_MODE=1 VBAT < VLOWV、32S模式0 0°C < TJ < 85°C, HZ_MODE=1, VBAT=4.2 V, VBUS=0 V 0°C < TJ < 85°C, HZ_MODE=1, VBAT=4.2 V FAN5403-05、DISABLE=1、 0°C < TJ < 85°C、VBAT=4.2 V 充电器电压调节充电电压范围 VOREG 充电电压精度充电电流调节输出充电电流范围 IOCHRG 通过RSENSE的充电电流精度 TA=25°C TJ=0至125°C VLOWV < VBAT < VOREG VBUS > VSLP、RSENSE=68 m 20 mV < VIREG < 40 mV VIREG > 40 mV 弱电池检测弱电池阙值范围 VLOWV 弱电池阙值精度 FAN5400-02 FAN5403-05 FAN5400-02 FAN5403-05 弱电池抗尖峰脉冲时间上升电压，2 mV过激 30 逻辑电平： DISABLE、SDA、SCL、OTG VIH 输入电压高电平 VIL 输入电压低电平 IIN 输入偏置电流输入连接到GND 或VIN 充电终止检测终止电流范围 VBAT > VOREG – VRCH, VBUS > VSLP, RSENSE=68 m I(TERM) 终止电流精度 [VCSIN – VBAT]从3 mV至20 mV [VCSIN – VBAT]从20 mV至40 mV 1.05 50 –25 –5 0.01 1.00 A 400 +25 +5 mA % 终止电流抗尖峰脉冲时间 2 mV过激 30 ms © 2009 Fairchild Semiconductor Corporation FAN5400 Family • Rev. 1.10 www.fairchildsemi.com

电气规格若无其他说明：根据图1电路； TJ和TA的推荐工作温度范围； VBUS=5.0 V； HZ_MODE； OPA_MODE=0; （充电模式）； SCL、SDA、OTG=0或1.8 V；以及TJ=25°C时的典型值。符号参数 1.8V线性调节器工作条件最小值典型值最大值单位 VREG 1.8V调节器输出 IREG 从0至2 mA、FAN5403-05 1.7 1.8 1.9 V F A N 5 4 0 0 系列 - - 符合 U S B 规范的单体锂离子开关充电器（带 U S B O T G 升压调节器） - 接下页 4.29 4.42 3.71 3.94 30 V V ms –3 +3 % 88 93 98 450 475 500 100 20 120 130 6.5 150 0.4 1 –0.80 262 mA V mA mV ms V A mA ms 输入电源检测 VIN(MIN)1 VBUS输入电压上升初始化及通过VBUS验证 VIN(MIN)2 充电时VBUS的最小值充电期间 tVBUS_VALID VBUS验证时间特殊充电器(VBUS) (FAN5403 – FAN5405) VSP 特殊充电器设置点精度电流限值最小值 IINLIM 输入限流阙值 VREF偏置生成器 IIN设置为100 mA IIN设置为500 mA VREF 偏置调节器电压 VBUS > VIN（最小值）或VBAT > VBAT（最小值）短路电流限值电池充电阙值 VRCH 充电阙值低于V(OREG) 抗尖峰脉冲时间 VBAT下降至低于VRCH阙值 STAT输出 VSTAT(OL) STAT输出低电平 ISTAT(OH) STAT高漏电流 ISTAT=10 mA VSTAT=5 V 电池检测 IDETECT 在充电完成前的电池检测电流（源电流）(5) tDETECT 充电器检测时间睡眠比较器 VSLP 进入睡眠模式阙值、 VBUS – VBAT 在检测到终止后开始，且VBAT < VOREG –VRCH 2.3 V < VBAT < VOREG、VBUS 下降 0 0.04 0.10 V VSLP_EXIT VBUS上升至高于VSLP + VSLP_EXIT的抗尖峰脉冲时间上升电压功率开关（参见图3） Q3导通电阻（VBUS至PMID） IIN(LIMIT)=500 mA RDS(ON) Q1导通电阻（PMID至SW） Q2导通电阻（SW至GND）充电器PWM调制器 fSW 振荡器频率 © 2009 Fairchild Semiconductor Corporation FAN5400 Family • Rev. 1.10 30 ms 180 130 150 250 225 225 mΩ 2.7 3.0 3.3 MHz www.fairchildsemi.com

F A N 5 4 0 0 系列 - - 符合 U S B 规范的单体锂离子开关充电器（带 U S B O T G 升压调节器） - 电气规格若无其他说明：根据图1电路； TJ和TA的推荐工作温度范围； VBUS=5.0 V； HZ_MODE； OPA_MODE=0; （充电模式）； SCL、SDA、OTG=0或1.8 V；以及TJ=25°C时的典型值。符号参数工作条件最小值典型值最大值单位 DMAX 最大占空比 DMIN 最小占空比 ISYNC 同步至异步电流截止阙值(6) 低端MOSFET (Q2)逐周期限流 0 140 100 % % mA 接下页升压模式操作（OPA_MODE=1、HZ_MODE=0） VBOOST VBUS上的升压输出电压 2.5 V < VBAT < 4.5 V, ILOAD从0至200 mA 4.80 5.07 5.17 2.7 V < VBAT < 4.5 V, ILOAD从0至200 mA 4.85 5.07 5.17 IBAT(BOOST) 升压模式静态电流 PFM模式、VBAT=3.6 V、IOUT=0 ILIMPK(BST) Q2峰值限流 UVLOBST 升压操作的最低电池电压当升压有效时启动升压调节器 VBUS负载电阻 RVBUS VBUS至PGND电阻保护和计时器 VBUSOVP VBUS过压关断滞环正常运行充电器验证 VBUS上升 VBUS下降 ILIMPK(CHG) Q1逐周期峰值限流充电模式 VSHORT 电池短路阙值滞环 ISHORT 线性充电电流 TSHUTDWN 热关断阈值(7) 滞环7 VBAT上升 VBAT下降 VBAT < VSHORT TJ上升 TJ下降 TCF 热调节阈值(7) 充电电流开始降低 tINT 检测间隔 t32S 32秒计时器(8) 充电器使能充电器禁用 140 300 1100 1380 1660 2.42 2.58 2.70 1500 100 6.09 6.29 6.49 100 2.3 1.95 2.00 2.05 20 100 30 145 10 120 2.1 40 20.5 25.2 28.0 18.0 25.2 34.0 V A mA V K  V mV A V mA °C °C s s t15MIN 15分钟计时器 15分钟模式(FAN5400、FAN5402,FAN5404、FAN5405) 12.0 13.5 15.0 最小值 ∆ tLF 低频计时器精度充电器不工作 –25 25 % 说明: 5. 负电流时指从电池流向VBUS的电流（电池放电）。 6. Q2始终开启60 ns，然后当电流低于ISYNC时关闭。 7. 由设计保证；未经产品测试。 8. 该容许度(%)适用于IC上所有的计时器，包括软启动和抗尖峰脉冲计时器。 © 2009 Fairchild Semiconductor Corporation FAN5400 Family • Rev. 1.10 www.fairchildsemi.com

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