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TP4056---中文资料.pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.37M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    描述描述描述描述 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 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。 ：-0.3V～10V ：-0.3V～10V 绝对最大额定值 绝对最大额定值 绝对最大额定值 绝对最大额定值 ·输入电源电压（VCC）：-0.3V～8V ·PROG：-0.3V～VCC+0.3V ·BAT：-0.3V～7V · · ·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℃ 完整的充电循环 完整的充电循环（（（（1000mAh 电池电池电池电池）））） 完整的充电循环 完整的充电循环 特点特点特点特点 ·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±1.5%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涓流充电器件版本 ·软启动限制了浪涌电流 ·电池温度监测功能 ·采用 8 引脚 SOP-PP 封装。 应用应用应用应用 ·移动电话、PDA ·MP3、MP4播放器 ·数码相机 ·电子词典 ·GPS ·便携式设备、各种充电器
    典型应用 典型应用 典型应用典型应用 封装封装封装封装/订购信息 订购信息 订购信息订购信息 8 引脚 SOP 封装(底部带有散热片) 订单型号 订单型号 订单型号订单型号 TP4056-42-SOP8-PP 器件标记 器件标记 器件标记器件标记 TP4056 实物图片 实物图片 实物图片实物图片
    电特性电特性电特性电特性 凡表注●表示该指标适合整个工作温度范围，否则仅指 TA=25252525℃℃℃℃，，，，VVVVCCCCCCCC=5V=5V=5V=5V，除非特别注明。 符号符号符号符号 VCC 参数参数参数参数 输入电源电压 条件条件条件条件 ICC 输入电源电流 充电模式，RPROG=1.2K 待机模式（充电终止） 停机模式（RPROG 未连接， VCC
    典型性能特征 典型性能特征 典型性能特征 典型性能特征 恒定电流模式下 PROG 引脚 PROG 引脚电压与温度的 充电电流与 PROG 引脚电 电压与电源电压的关系曲线 关系曲线 压的关系曲线 稳定输出（浮充）电压与充 稳定输出（浮充）电压与温 稳定输出（浮充）电压与电 电电流的关系曲线 度的关系曲线 压的关系曲线 涓流充电门限与温度的关系 充电电流与电池电压的关系 充电电流与电源电压的关系 曲线 曲线 曲线 充电电流与环境温度的关 再充电电压门限与温度的关 功率 FET“导通”电阻与温 系曲线 系曲线 度的关系曲线
    引脚功能 引脚功能 引脚功能引脚功能 TEMP（（（（引脚引脚引脚引脚 1）：）：）：）：电池温度检测输入端 电池温度检测输入端。将 电池温度检测输入端 电池温度检测输入端 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（（（（引脚引脚引脚引脚 2）：）：）：）：恒流充电电流设置和充电 恒流充电电流设置和充电 恒流充电电流设置和充电 恒流充电电流设置和充电 电流监测端 电流监测端。从 PROG 管脚连接一个外部电 电流监测端 电流监测端 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 = V PROG R PROG × 1200 GND（（（（引脚引脚引脚引脚 3）：）：）：）：电源地电源地电源地电源地。。。。 Vcc (引脚引脚引脚引脚 4)：：：：输入电压正输入端 输入电压正输入端。。。。此管脚 输入电压正输入端 输入电压正输入端 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（（（（引脚引脚引脚引脚 5）：）：）：）：电池连接端 电池连接端。。。。将电池的正 电池连接端 电池连接端 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。 电池充电完成指示端。。。。 （（（（引脚引脚引脚引脚 6））））：：：：电池充电完成指示端 电池充电完成指示端 电池充电完成指示端 被内部开关拉到 当电池充电完成时 低电平，表示充电完成。除此之外， 管脚将处于高阻态。 （（（（引脚引脚引脚引脚 7））））漏极开路输出的充电状态 漏极开路输出的充电状态 漏极开路输出的充电状态 漏极开路输出的充电状态 指示端指示端指示端指示端。。。。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 CE（（（（引脚引脚引脚引脚 8））））芯片始能输入端 芯片始能输入端。。。。高输入电平 芯片始能输入端 芯片始能输入端 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。 管脚处于高阻态。
    方框图方框图方框图方框图 工作原理 工作原理 工作原理工作原理 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 和电池故障状态 输出端，充电状态指示端 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 管脚输出低电平，表示充电正在进 充电， 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 1.5%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 充电电流的设定 充电电流的设定 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。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， R PROG = 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) IBAT (mA) 30 20 10 5 4 3 2 1.66 1.5 1.33 1.2 50 70 130 250 300 400 580 690 780 900 1000 充电终止 充电终止 充电终止充电终止 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 TERM (一般为 1.8ms) 时，充电被终止。充电电流被锁断，TP4056 进 t 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（ TERM 瞬变负载不会导致充电循环过早终止。一旦平 ）确保这种性质的 t 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( RECHRG 开始并再次向电池供应电流。 V )以下，则另一个充电循环 图 1 示出了一个典型充电循环的状态图。 充电状态指示器 充电状态指示器 充电状态指示器 充电状态指示器 TP4056有两个漏极开路状态指示输出端， 。当充电器处于充电状态时， 和 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 输出脉冲 用,当电池没有接到充电器时， 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) 亮 灭 灭 灭 亮 灭 BAT端接10u电容，无电池 绿灯亮，红灯闪烁 (TEMP=GND) 热限制热限制热限制热限制 F=1-4 S 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 电池温度监测 电池温度监测 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。
    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 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。 管脚接到地线，，，，电池温度监测功 如果将如果将如果将如果将 TEMP 管脚接到地线 电池温度监测功 管脚接到地线 管脚接到地线 电池温度监测功 电池温度监测功 能将被禁止。 能将被禁止 能将被禁止 能将被禁止 确定确定确定确定R1和和和和R2的值的值的值的值 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： V TEMPL = R R 2 TL R 1 + R R 2 TL × VIN 在温度TH时，第一管脚TEMP端的电压为： V TEMPH = R R 2 TH R 1 + R R 2 TH × VIN 然后，由VTEMPL＝VHIGH＝k2×Vcc (k2=0.8) VTEMPH＝VLOW＝k1×Vcc (k1=0.45) 则可解得： 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 欠压闭锁 欠压闭锁欠压闭锁 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 手动停机 手动停机手动停机 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 引脚呈高阻抗状态：要么 Vcc 高出 BAT 和 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 自动再启动 自动再启动 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（ RECHARGE 来对 BAT 引脚上的电压进行连续监控。当电池 ）的比较器 t 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。 R 1 = R 2 = R R K TL TH ( − K 1 ) ( R TL − R K K TH 1 2 2 ) R R K TL TH ( − K 1 ) 2 R K K K − ( TL 1 1 ) − 2 R K ( TH − K K 1 ) 2 2 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： R 1 = R 2 = R R K TL TH ( − K 1 ) ( R TH − R K K TL 1 2 2 ) R R K TL TH ( − K 1 ) 2 R K K K − ( TH 1 1 ) − 2 R K ( TL − K K 1 ) 2 2
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