AW3312TQR

AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 双电池控制器 特性 概要            AW3312 是一款支持双电池功能的驱动芯片, 可以支持三种主要应用环境的定义： 2.5V～5V 的工作电压 超低导通电阻 rDS(on)=100mΩ@2A 支持两个电池互充模式 内置电阻控制互充电流 互充模式分涓流、恒流充电 支持硬件复位 支持 A_BAT 存在状态检测中断输出 电池供电与充电为同一通路 支持两种电池检测模式 采用 TQFN2.5X2.5_16L 纤小封装 ESD 保护: ±8KV(HBM)    AW3312 支持电池供电、充电为同一通路。 两个电池之间可以互充，互充分为涓流和恒流两 个过程，确保可以对过放电池激活和预充。 AW3312 支持 A_BAT 的中断输出。 应用    皮套电池应用：A_BAT 为皮套电池，M_BAT 为内部电池 内置电池固定应用：M_BAT 为内部固定电 池，A_BAT 为外部电池。 两个电池对等，都可拔插的应用：A_BAT、 M_BAT 为任意即可。 AW3312 支持硬件复位功能，当手机由于误 操作导致死机时，用户无需拆卸电池，只需通过 dome 置低 RSTN 引脚就可以使得手机掉电关机。 手机 PDA MP3/MP4 AW3312 采用纤小的 TQFN2.5X2.5_16L 封 装，额定的工作温度为-40℃到 85℃。 引脚分布图 VBAT 3 A_BAT 4 M_ID PU_A A_INT 13 2 14 VBAT 15 1 16 M_BAT M_BAT AW3312TQR 俯视图 （TQFN2.5X2.5-16L） 器件标识 （TQFN2.5x2.5-16L 封装） 12 EN_CHR 3312 XY 11 NO_ID 17 GND 10 GND 9 5 6 7 8 RSTN A_BAT A_ID SEL_BAT EN 3312- AW3312TQR XY-生产跟踪码 图1 AW3312 引脚分布及标识图 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 1 AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 典型应用图 AW3312典型应用 VDDIO R1 0603 7 GPO/SEL_BAT 120mil线宽 100KΩ 13 SEL_BAT A_INT EN_CHR VBAT VBAT A_INT VBAT GPO/EN 该GPIO需要默认下拉 C5 M_BAT EN 1uF 16 D2 C4 靠近AW3312 防浪涌电压 15 M_ID 14 NC AW3312 1uF NC 1 电池 PU_A 3 A_BAT 4 M_BAT A_BAT 5 M_ID A_ID 0603 9 RSTN NO_ID 11 靠近MCU A_BAT D3 6 R9 100KΩ NC D1 C1 0Ω NC R2 0603 M_BAT C2 电池 靠近AW3312 C3 防浪涌电压 A_ID R10 100KΩ NC 1uF 8 100uF 该GPIO需要默认下拉 2 100uF 12 GPO/EN_CHR 0603 Q1 10 按键引脚，主要应用于内置电 池固定时非插拔电池掉电复位 A_BAT MTK平台100KΩ 展讯平台150KΩ R3 0603 A_BAT MTK平台100KΩ 展讯平台150KΩ R5 0603 R4 0603 R6 0603 MTK平台100KΩ 展讯平台50KΩ MTK平台100KΩ 展讯平台50KΩ NC 0.01uF ADC_M_BAT 0.01uF C6 M_BAT给A_BAT充 电时打开Q1 M_BAT ADC_A_BAT 靠近MCU GPO/NO_ID GND 17 GND C7 0805 R7 M_BAT 靠近MCU NC R8 VBAT 0Ω 0805 0Ω NC VBAT 此处两个NC的0Ω电阻为兼容单电池方案预留。 考虑到电流的承受能力，每一路建议用三个个 0402的0Ω电阻并联，或者只用一个0805的0Ω电 阻。 该兼容电路只需要根据实际应用预留一路即可。 兼容单电池方案电路 ADC检测电路 图2 AW3312 典型应用图 定购信息 产品型号 工作温度范围 封装形式 器件标记 AW3312TQR -40℃～85℃ 2.5mmX2.5mm 16-Pin TQFN 3312 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 2 发货形式 卷带包装 6000 片/盘 AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 目录 特性..................................................................................................................................................................... 1 应用..................................................................................................................................................................... 1 概要..................................................................................................................................................................... 1 引脚分布图......................................................................................................................................................... 1 典型应用图......................................................................................................................................................... 2 定购信息............................................................................................................................................................. 2 目录..................................................................................................................................................................... 3 绝对最大额定值................................................................................................................................................. 4 电气特性............................................................................................................................................................. 5 引脚定义及功能................................................................................................................................................. 6 功能框图............................................................................................................................................................. 7 工作原理............................................................................................................................................................. 8 电池存在状态判断模式选择功能 ............................................................................................................. 8 不同电池存在状态下的选择功能 ............................................................................................................. 9 两个电池都存在时的开机选择功能 ......................................................................................................... 9 两个电池都存在时开机后的供电电池选择 ........................................................................................... 10 电池切换的交叠处理 ............................................................................................................................... 10 互充功能................................................................................................................................................... 10 硬件复位功能 ........................................................................................................................................... 11 应用信息........................................................................................................................................................... 12 GPIO 端口设置 .......................................................................................................................................... 12 CVBAT 的选取 ............................................................................................................................................ 12 外围器件................................................................................................................................................... 12 PCB 布线注意事项 .................................................................................................................................... 13 电池连接器选取 ....................................................................................................................................... 13 ADC 口分压电阻 ........................................................................................................................................ 13 主要应用环境定义 ................................................................................................................................... 13 不同应用环境下硬件推荐连接方式 ....................................................................................................... 14 充电方案推荐 ........................................................................................................................................... 15 MTK6252 平台 HOOK 键中断处理方式 ...................................................................................................... 15 附器件清单............................................................................................................................................... 16 AW3312 软件设计参考流程 .............................................................................................................................. 16 一、软件流程图 ....................................................................................................................................... 17 二、开机................................................................................................................................................... 18 三、电池切换 ........................................................................................................................................... 19 四、电池拔插 ........................................................................................................................................... 20 五、电池充电 ........................................................................................................................................... 20 AW3312 测试参考流程 ..................................................................................................................................... 22 一、 开机................................................................................................................................................. 22 二、 电池切换 ......................................................................................................................................... 23 三、 电池拔插 ......................................................................................................................................... 23 四、 电池充电 ......................................................................................................................................... 24 封装描述........................................................................................................................................................... 26 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 3 AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 绝对最大额定值 参数 范围 电压 VBAT、A_BAT、M_BAT 2.5V to 5V 封装热阻 θJA 51℃/W 环境温度 -40℃ to 85℃ 最大结温 TJMAX 150℃ 存储温度 TSTG -65℃ to 150℃ 引脚温度（焊接 10 秒） 260℃ HBM（人体静电模式） ±8KV ESD 范围（注 2） Latch-up 测试标准(注 3)：JEDEC STANDARD NO.78B DECEMBER 2008 +IT：450mA -IT：-450mA 注 1:如果器件工作条件超过上述各项极限值，可能对器 注 2:HBM 测试方法是存储在一个 100pF 电容上的电荷通过 件造成永久性损坏。上述参数仅仅是工作条件的极限值， 1.5 KΩ电阻对引脚放电。 不建议器件工作在推荐条件以外的情况。器件长时间工作 注 3:测试标准：MIL-STD-883G Method 3015。 在极限工作条件下，其可靠性及寿命可能受到影响。 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 4 AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 电气特性 测试条件：TA=25℃，A_BAT=M_BAT=3.8V（除非特别说明） 参数 测试条件 最小 MAX_VBAT 芯片工作电压 VBAT 从 2.5V 升至 5V 2.5 Iq 静态电流 EN=SEL_BAT=EN_CHR=0V 70 uA Is 待机电流 EN=SEL_BAT=EN_CHR=1.8V 80 uA 200 mV Vhys 电池电压比较迟滞 典型 最大 单位 5 V RON Ron1 （M_BAT to VBAT） Ron2 （A_BAT to VBAT） T Iout=2A 100 150 mΩ Iout=2A 100 150 mΩ 200 ns 驱动管响应时间 EN/EN_CHR/SEL_BAT VIH 1.2 V VIL 0.4 V Deglitch t_EN 1 ms t_EN_CHR 50 ns t_SEL_BAT 50 ns T_RSTN 1 ms 100 mA 3.3 V 100 mV 3.4 V Current limit ILIT 恒流互充电流 M_BAT/A_BAT=3.8V,A_BAT/M_BAT=3.5V Vcharge 涓流到恒流切换电压 Vhys 两种状态切换的迟滞 VBAT_dect A_BAT 判断 A_BAT 存在电压 Accuracy_A 检测 A_BAT 的精度 Vhys_A 检测 A_BAT 的迟滞 T_A A_BAT 拔出响应时间 ±2% M_BAT 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 5 200 mV 150 ns 1.26 V AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 判断 M_BAT 存在电压 Vhys_M 检测 M_BAT 的迟滞 T_M M_BAT 拔出响应时间 100 mV 1 us Overlap 200 T ns 引脚定义及功能 序号 符号 描述 1 M_BAT M_BAT 电池阳极 2 VBAT 电池输出，供电 3 VBAT 电池输出，供电 4 A_BAT A_BAT 电池阳极 5 A_BAT A_BAT 电池阳极 6 A_ID 7 SEL_BAT 8 EN 9 RSTN 硬件复位脚，低电平复位，内置上拉电阻 1MΩ 10 GND 地 11 NO_ID 12 EN_CHR 13 A_INT A_BAT 电池的中断输出，“1”表示电池在，“0”表示电池不在 14 PU_A 控制开机时电池选择模式引脚，内置下拉电阻 1MΩ ，“1”为开机强制选择 A_BAT 供电（A_BAT 存在），“0”为开机的供电电池由 AW3312 内部逻辑来选择 15 M_ID M_BAT 的 BAT_ID 16 M_BAT 17 GND A_BAT 的 BAT_ID 选择 M_BAT/A_BAT 供电，内置下拉电阻 1MΩ MCU 工作状态判断脚，内置下拉电阻 1MΩ ，要求 MCU 提供默认下拉的 GPO 选择电池存在判断模式引脚，内置上拉电阻 1MΩ 。 电池互充的控制引脚，高电平允许电池互充，内置下拉电阻 1MΩ 。当 NO_ID=1, 只支持 A_BAT 对 M_BAT 充电 M_BAT 电池阳极 地 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 6 AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 VDD 功能框图 M_BAT Internal Power Processor M_ID PU_A A_INT Internal VDD M_BAT Pre_ charge VBAT Driver Processor EN_CHR NO_ID Logic Processor GND VBAT RSTN Vbat_Compare A_BAT Vbat_Dect PMU VDD Bandgap A_BAT A_ID SEL_BAT EN 图3 AW3312 功能框图 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 7 AW3312 AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 工作原理 AW3312 是一款单芯片双电池选择控制器。在 AW3312 可以支持皮套电池、内置固定电池、 EN 为高电平时，其通过 NO_ID 脚状态的设置来进 两个电池都可插拔等多种不同的应用环境，具有 行电池存在状态判断模式的选择。 很好的适应性以及强大的兼容性。AW3312 具有外 1、 在 EN 为高电平的情况下，当 NO_ID 为低电平 围器件少、集成度高、面积小的优势，更适合便 时通过检测 M_ID、A_ID 的状态来判断电池是 否存在；当 NO_ID 为高电平时通过检测电池 携式产品应用。 电池存在状态判断模式选择功能 电压以及 M_ID、A_ID 电平组合来判断电池是 AW3312 集成了两种电池存在与否状态的判 否存在。 断模式：检测 M_ID、A_ID 的状态来判断；检测电 2、 在 EN 为低电平的情况下，只通过检测 M_ID、 A_ID 的状态来判断电池是否存在。 池电压以及 M_ID、A_ID 电平状态组合来判断。不 同判断模式主要是通过设定 NO_ID 脚的状态进行 AW3312 定义 A_BAT 的检测电平为 3.4V， M_BAT 选择。在 AW3312 内部，NO_ID 脚有上拉电阻，当 的检测电平为 1.26V。这样设计的主要原因是： 需 要 NO_ID 为 高 电 平 时 候 ， 可 以 通 过 把 首先不能把 M_BAT 的检测电平和 A_BAT 的检测电 GPIO_NO_ID 设置为低电平让 NO_ID 对应的 NPN 管 平都设定为 3.4V。因为如果检测电平一样，那么 断开；当需要 NO_ID 为低电平时，可以通过把 当两个电池都在临界状态时候，供电电池会不断 GPIO_NO_ID 设置为高电平让 NO_ID 对应的 NPN 管 振荡切换，所以一定要把两个电池的检测电压拉 开启。 开；其次，1.26V 是我们内部的基准的电压，此 1、 在 EN 为高电平的情况下： 电压比较稳定。 1) 当 NO_ID 为低电平时 AW3312 通过对 PU_A 脚状态的设置，来确定 从关机状态过渡到开机状态时，供电电池选择的 模式。当 PU_A 为高电平时，选择 A_BAT 供电开机； PU_A 为低电平时，通过内置电源管理模块选择电 压比较高的电池供电开机。为了保证电池电压平 稳地切换，减小掉电的风险，AW3312 内部对输出 电池切换选择做了交叠处理。通过电池切换时候 做短时间的并联，以达到电压平稳切换的目的。 AW3312 通过检测 M_ID、A_ID 脚的状态判断 电池存在与否，当 M_ID/A_ID 为低电平的 时 候 ， 认 为 M_BAT/A_BAT 存 在 ； 当 M_ID/A_ID 为 高 电 平 的 时 候 ， 认 为 M_BAT/A_BAT 不存在。实际应用中一般当 M_BAT 给 A_BAT 互充时才使 NO_ID 为低电 平。 2) 当 NO_ID 为高电平时 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 8 AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 AW3312 通过检测电池电压以及 M_ID、A_ID 到地的情况下，硬件是判断两个电池都存在的。 电平状态来组合判断电池存在与否。在 此时通过比较两个电池电压来选择通道：当 AW3312 的内部，有高精度的电源管理模块 A_BAT+200mV>M_BAT 时选择 A_BAT 供电，反之选 来实现对 M_BAT、 A_BAT 电压进行实时检测。 择 M_BAT 供电。在 A_ID 和 M_ID 各通过 100Kohm 若 A_BAT>3.4V 并且 A_ID 为低电平,则认为 电阻接到地的情况下，当两个电池都不在时，满 A_BAT 存 在 ， 反 之 认 为 不 存 在 ； 若 足 A_BAT+200mV>M_BAT，这时选择 A_BAT 供电通 M_BAT>1.26V 并且 M_ID 为低电平，则认为 道。 M_BAT 存在，反之认为不存在。在此种模式 下，把 M_ID、A_ID 通过一个小于 100Kohm 的电阻或直接接到地，让其状态固定为低 电平，此时只通过检测电池电压来判断电 池存在与否。当电池有 BAT_ID 脚的时候， A_ID 和 M_ID 直接连接到电池 BAT_ID 脚； 当电池没有 BAT_ID 脚的时候，A_ID 和 M_ID 通过 100Kohm 电阻或直接接到地。建议使 当硬件判断出只有一个电池存在时，在 AW3312 内部通过硬件直接选择唯一存在的这个 电池供电。需要注意的是：当 A_BAT 在开机状态 下突然拔出时，AW3312 内部已经快速切换到 M_BAT，并送出中断 A_INT=0，此时可以通过 MCU 快速检测此端口状态，发消息马上让 ADC 检测电 压，判断电池确实被拔出后把 SEL_BAT 置为高电 平。 用有 BAT_ID 脚的电池。 在开机状态下，当硬件判断出两个电池都存 2、 在 EN 为低电平的情况下： 在以后，则通过 MCU 给芯片的控制端口 SEL_BAT 不管 NO_ID 是高电平还是低电平，AW3312 只 通过检测 M_ID、A_ID 脚的电平状态判断电池 送入高（低）电平来实现电池的选择。 两个电池都存在时的开机选择功能 存在与否，当 M_ID/A_ID 为低电平的时候， 认为 M_BAT/A_BAT 存在；当 M_ID/A_ID 为高 电平的时候，认为 M_BAT/A_BAT 不存在。 当判断出两个电池都存在以后，在从关机状 态过渡到开机状态的时候（这个过程 EN 为低电 平），AW3312 主要通过设置 PU_A 管脚的状态来 不同电池存在状态下的选择功能 当 AW3312 硬件判断出两个电池都不在的时 决定选择哪个电池供电。 1、 PU_A 为高电平时，强制 A_BAT 供电开机 候，默认选择 M_BAT 供电，这样可以保证 M_BAT 不需要拔出来就可以充电。需要注意的是判断两 个电池都不存在的条件。例如：当 EN 为低电平时， AW3312 只通过判断 A_ID、M_ID 来判断电池存在 与否，所以在 A_ID 和 M_ID 通过 100Kohm 电阻接 此种接法适合两个电池中有明显的电量大小 区别时应用。PU_A 为高电平有一种典型的应 用情况是内部电池固定不可插拔。一般来说 内部固定电池的电量比较小，即使其电压比 较高，也可能存在开不了机的风险。故而强 版权所有 ©2012 上海艾为电子技术有限公司 9 AW3312 产品手册 2012 年 3 月 V1.1 制选取电量较大的可插拔的电池（我们把此 平时，选择 M_BAT 供电，当 SEL_BAT 为低电平时， 种情况下可插拔电池定义为 A_BAT）供电，以 选择 A_BAT 供电。 避免开不了机的风险。 电池切换的交叠处理 2、 当 PU_A 为低电平时，AW3312 通过内部的电源 管理模块来实现电池的选择 为了尽量避免电池切换过程中的非正常掉电 情况的发生，AW3312 专门针对性地设计了电池切 此种接法比较适合两个电池都可以正常开机 换的交叠时间。在电池相互切换的时候，会有短 的情况，在 MCU 开始工作之前（EN 为低电平）， 暂的约 200ns(典型情况)电池并联供电。这样就 通过比较两个电池的电压大小选择电压比较 最大限度的减小了电池切换时掉电的风险。 高的电池供电。当 A_BAT+200mV>M_BAT 时， 互充功能 则选择 A_BAT 供电开机，否则选择 M_BAT 供 MCU 工作以后，通过 ADC 端口进行电池电压 电开机。 的实时检测，并以此检测到的电压情况，给 在 AW3312 内部，PU_A 内置有下拉电阻。若 要 PU_A 设置为低电平，则可以把此管脚悬空即 可；若要把 PU_A 设置为高电平，则可以把此管脚 通过一个 0Ω 的电阻连接到 A_BAT。 两个电池都存在时开机后的供电电池选择 在完成开机（此时 MCU 已经工作）以后，并 且硬件判断出两个电池都存在。此时，需要 MCU 给 AW3312 的 EN 脚送入逻辑高电平。此时 AW3312 的供电电池选择完全由 MCU 送入的 SEL_BAT 信号 AW3312 送入 EN_CHR 信号来控制 AW3312 是否允许 互充。在 AW3312 内部，EN_CHR 脚内置有下拉电 阻，在 MCU 工作以前，其默认状态是关闭互充的。 EN_CHR 是独立控制的，和 EN 状态没有关系。 AW3312 的互充功能主要有两个作用： （1）电池过放时，可以通过互充进行激活。 特别是在内置电池固定的应用情况下，当该固定 电池过放电的时候，可以通过另外一个非固定的 电池对固定电池通过互充进行激活。 来控制。 （2）当一个电池过放的时候可以用电压比较 MCU 工作与否通过硬件检测 EN 的高低状态来 判断的。开机前，EN 脚硬件默认下拉，完成开机 高的电池对其做预充，以保证开机、插充电器充 电的时候可以平滑切换而不会掉电。 以后， 根据检测的 ADC 端口的电池电压， 给 AW3312 的 SEL_BAT 脚送入高/低电平， 然后 MCU 给 AW3312 EN_CHR 为高电平时，打开互充功能；EN_CHR 为低电平时，关闭互充功能。该互充功能分为两 的 EN 脚送入高电平。 个阶段：涓流、恒流。在被充电电池电压比较低 当 AW3312 内部硬件判断出 EN 为高电平以后， 就会检测 SEL_BAT 脚的状态。当 SEL_BAT 为高电 的时候（