BCT24157DEBP-TR

BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 BCT24157D 开关型、高效率、1.5A锂电池充电管理芯片 特性 概要  BCT24157D是一款高集成，开关型，高效率，大电 流，锂离子电池充电管理控制芯片。集成了1MHz 同 步降压PWM 控制器和功率MOSFET，有效地降低 了充电的功率损耗。 BCT24157D充电流程包括涓流，恒流和恒压三个阶 段。精度在+/-1%范围内，恒流充电电流最大可达 1.5A。芯片自动控制充电的流程。BCT24157D包括 四个环路：分别精确控制充电电流，恒压电压，以 及VBUS电压和芯片结温。 BCT24157D内置全面的保护电路： - 24V的VBUS管脚直流耐压 - VBUS管脚6.2V OVP 保护功能 - 充电时的最低输入电压保护功能 - 电池OVP 保护功能， - 防电流反灌功能 - 根据芯片温度自动调节充电电流功能 BCT24157D采用WLCSP-20（1.975mm X1.575mm） 封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。             开关充电，相比线性充电，效率更高，充电更 快，可提供最大1.5A的充电电流 高效率1MHz 同步降压PWM 控制器，占空比 最高达100% VBUS引脚最高直流耐压24V VBUS最大工作电压6.2V 高精度电压和电流调制 - 充电电压精度:±0.5%(25℃)，±1%(0℃ -125℃) - 充电电流精度: ±5% 集成了功率管，可实现高达1.5A的充电功能 充电状态指示 AIC（自动输入电流管理）技术，VBUS端的最 低电压4.6V。 具有温度自适应功能，根据温度自动调节充电 电流 充电电流软启动，防止VBUS浪涌电流 具有防电流反灌功能，防止电流从电池反灌至 VBUS 提供适配4.2V规格的锂电池产品 WLCSP-20 封装 应用 手机平板电脑便携式媒体播放器 游戏机、数码相机等单节锂电池设备 订购信息 产品型号 BCT24157DEBP-TR 输出电压 4.2 工作温度范围 -40℃～85℃ 封装形式 WLCSP-20 器件标识 24157D QTY/Reel 3000 REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 1 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 BCT24157D 典型应用电路 L1 1uH CBUS 10uF VBUS SW PMID VREF COUT 0.1uF CREF 1uF CMID 22uF BCT24157D PGND STAT VIN CSIN RSNS 68mΩ SYSTEM VBAT CBAT 10uF 图1 Battery BCT24157D 典型应用电路图(1.5A 充电应用) 注 1：RSNS 电阻两端一定要 kelvin sense 连接，保证充电电流的精度。 注 2：系统的连接一定要靠近电池取电，保证电池端电压的稳定。 REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 2 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 引脚分布及标记图 俯视图 图2 底视图 BCT24157D WLCSP-20 引脚分布 引脚定义及功能 引脚号 名称 描述 A1, A2 VBUS A3 NC 未连接（内部测试引脚）。 A4 NC 接PGND。 B1-B3 PMID B4 NC 接PGND。 C1, C2 SW 开关节点。连接至输出电感。 C3 SW 该焊球为空。 C4 STAT D1-D3 PGND D4 NC E1 CSIN E2 NC E3 VREF 调节器输出。连接至一个1uF电容至PGND。 E4 VBAT 电池电压。连接至电池包的正极。 充电器输入电压。通过一个4.7uF电容旁路到PGND。 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。通过一个最小值为22uF，6.3V 的旁路电容至 PGND。 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。 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。 未连接。 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 uF的电容将该引脚旁路至PGND。 未连接 REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 3 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 BCT24157D 内部功能框图 VREF PMID REG CREF 1uF VBUS CBUS 10uF PMID PMID Q3 CMID 22uF CHARGE PUMP Q1 Q2 PWM MODULATOR VBUS OVP VCC Q1A Q1B POWER OUTPUT STAGE ISNS SW L1 1uH COUT 0.1uF RSENSE PGND Battery DAC VREF CSIN VBAT CBAT PMID STAT LOGIC AND CONTROL OSC 图3 SYSTEM LOAD 50mA IC 和系统原理框图 注 1：CBUS，CMID，COUT，CBAT 请尽量靠近芯片放置。 注 2：为驱动能力考虑，电源线（特别是管脚 VBUS），输出线，以及 L1，RSENSE 和到 Battery 的连接线尽量短而粗。 图4 功率级 REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 4 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 绝对最大额定值 输入引脚电压 输出引脚电压 参数 范围 电源电压VBUS -0.3V to 24V CSIN -0.3V to 7V STAT -0.3V to 24V VBAT,SW, -0.3V to 7V (WLCSP-20) 封装热阻θJA 60℃/W 环境温度 ESD -40℃ to 85℃ 最大结温TJMAX 160℃ 存储温度TSTG -65℃ to 150℃ 引脚温度（焊接10 秒） 260℃ 静电放电防护等级 人体模型满足JESD22-A114 2000V 充电器件模型 JESD22-C101 500V 如果器件工作条件超过上述各项极限值，可能对器件造成永久性损坏。上述参数仅仅是工作条件的极限值，不建议器件工作 在推荐条件以外的情况。器件长时间工作在极限工作条件下，其可靠性及寿命可能受到影响。 REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 5 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 电气特性 除特别说明外，测试条件均为：VBUS=5V，TA=25℃ 参数 RSENSE=68mΩ。 参数描述 测试条件 VBUSVOREG-VRCH 100 mA 32 ms 充电结束的检测 ITERM 充电终止Deglitch 时间 重新充电 VRCH 复充门限电压 充电终止后电池电压下降 150 mV 复充Deglitch 时间 充电终止后电池电压下降 100 ms STAT 引脚低电平电压 IO=5mA 1 V 高阻态漏电流 STAT 处于高阻态， VSTAT=5V 1 uA STAT VOL(STAT) PWM ROVP 内部OVP 管导通阻抗 110 mΩ 80 mΩ 140 mΩ 1.0 MHz 内部高边开关功率管导 RPMOS 通阻抗 内部低边开关NMOS RNMOS FOSC DOSC 导通阻抗 振荡器频率 振荡频率精度 -10 +10 % 占空比 5 100 % REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 7 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 电气特性（续） 参数 参数描述 测试条件 最小 典型 最大 单位 充电过程保护 VBUS VBUS最高耐压 VBUS_MAX VBUS最高工作电压 VOVP_VBUS VBUS OVP 门限电压 VBUS电压上升 6.2 V VBUS OVP 迟滞电压 VBUS电压下降 280 mV VOVP_BAT BAT OVP 门限电压 BAT 电压上升, 超过恒压充电电压(VOREG) 250 mV ILIMIT 峰值电流阈值 3 A VBUS AIC启动电压 4.6 V 24 V 6.2 V USB AIC VBUS REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 8 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 典型特性曲线 除特别说明外，测试条件均为：VBUS=5V, VBAT=3.6V, TA=25℃ 充电电流软启动（CH3=VBUS,CH1=IL） VBUS=5V, VBAT=3.6V,IOREG=400mA No Battery, VBUS at Power UP PWM 充电波形（CH3=VBUS,CH2=SW,CH1=IL） VBUS=5V, VBAT=3.6V,IOREG=1500mA Battery Removal/Insertion During Charging VBUS=5V VBUS=5V 典型特性曲线 除特别说明外，测试条件均为：VBUS=5V, VBAT=3.6V, TA=25℃ 充电效率 VBUS=5V, VBAT=3.6V/4.2V 充电效率 VBUS=4.5V/5V/5.5V, I BAT=380mA REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 9 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 工作特性 BCT24157D是一款高效率、高集成度的同步开关式充电芯片，在4~6.2V 的VBUS输入范围内，为单节锂离子或锂聚合 物电池提供最大1.5A的快速充电。BCT24157D包含完整的三段式充电流程，恒流充电电流为1500mA(RSENSE=68mΩ)，终 止电流门限为100mA(RSENSE=68mΩ)。BCT24157D内置VBUS，VBAT过压保护，自适应温度保护，有效地保护芯片在异 常工作状况下不被损坏。同时集成了VBUS欠压锁定、SLEEP MODE、VBUS电压动态功率管理等功能，确保充电过程的顺 利完成。BCT24157D提供WLCSP20封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。 VBUS端保护 芯片在VBUS输入端设置了OVP、SLEEP MODE、VINMIN 等保护机制，确保VBUS端提供有效输入电压时才进行充电。 1. VBUS过压保护 BCT24157D集成VBUS OVP 功能，在VBUS端出现高压时保护芯片不受损坏。当VBUS电压超过6.2V时，芯片停止充电， STAT引脚输出高阻；当电压下降至OVP 门限以下时，芯片回到正常充电状态，充电继续。 2. VINMIN 在充电过程中，若VBUS下降至VINMIN（典型值3.8V）以下，芯片判定适配器无效，充电停止，STAT 引脚高阻；VBUS 恢复至VINMIN 上升门限后，充电继续。 3. SLEEP MODE 如果VBUS下降至VBAT+VSLP(典型值40mV）以下，且高于VINMIN 时，芯片进入低功耗的SLEEP MODE。这个模式防 止 了 VBUS 较 低 时 从 电 池 抽 取 电 流 。 进 入 SLEEP MODE 后 ， 功 率 管 关 断 ， 充 电 停 止 。 如 果 VBUS 电 压 升 高 至 VBAT+VSLP_EXIT(典型值100mV) 以上时且维持超过32ms(典型值)，且高于VINMIN 时，芯片进入正常工作。 电池端保护-电池OVP BCT24157D集成电池OVP功能, 当电池端电压(VBUS)突然出现瞬时的高压，为防止芯片损坏，芯片启动电池OVP功能， 停止充电，STAT 管脚高阻；VBUS降至电池OVP阈值后，充电继续，STAT管脚拉低。 VBUS AIC 功能 当充电电流逐渐增加，VBUS电压会逐渐降低，当VBUS电压的降低到AIC阈值电压时，芯片会自动减小充电的电流，自 适应匹配USB或输出功率较小的适配器。这个AIC阈值电压为4.6V。 恒流电流控制 VRENSE(mV) 102 恒流充电电流(mA) RSENSE=68mΩ 1500 恒流充电电流(mA) RSENSE=82mΩ 1243 充电终止电流 VRENSE(mV) 6.8 电流终止门限(mA) RSENSE=68mΩ 100 电流终止门限(mA) RSENSE=82mΩ 82.9 REV2.13 www.broadchip.comCopyright © BROADCHIP TECHNOLOGY CO., LTD 10 BCT24157D 开关型、高效率、 1.5A 锂电池充电管理芯片 充电流程图 充电关闭 (系统复位或者充电 电压过压/欠压) Vbus 电压正常 (非充电超时或充电完成下的 Vbus