EG4321

ELECTRONIC GIANT EG4321芯片用户手册 锂电池充电管理芯片 2016 ©屹晶微电子有限公司 版权所有 REV 1.0 屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片    版本变更记录  版本号  日期  描述  V1.0  2016 年 02 月 15 日  EG4321 用户手册初稿                                                                  2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    2 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片  目录  1.  2.  3.  4.  5.  6.  7.  8.  9.                                        特点 ..................................................................................................................................................................... 4  描述 ..................................................................................................................................................................... 4  应用领域 ............................................................................................................................................................. 4  引脚 ..................................................................................................................................................................... 5  4.1.  引脚定义 ............................................................................................................................................. 5  4.2.  引脚描述 ............................................................................................................................................. 5  结构框图 ............................................................................................................................................................. 6  典型应用电路 ..................................................................................................................................................... 6  电气特性 ............................................................................................................................................................. 7  7.1  极限参数 ............................................................................................................................................. 7  7.2  典型参数 ............................................................................................................................................. 8  应用设计 ............................................................................................................................................................. 9  8.1  锂电池充电工作原理 ......................................................................................................................... 9  8.2  恒流阶段电路设计 ........................................................................................................................... 10  8.3  恒压阶段电路设计 ........................................................................................................................... 11  8.4  双灯 LED 充电指示转换电路与驱动电路 ........................................................................................ 12  8.5  外接风扇电路 ................................................................................................................................... 13  封装尺寸 ........................................................................................................................................................... 14  9.1  DIP8 封装尺寸 ................................................................................................................................... 14  9.2  SO8 封装尺寸 .................................................................................................................................... 14      2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    3 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片    EG4321 芯片用户手册 V1.0  1. 特点       专用于锂电池充电控制，集成了恒压、恒流、转灯控制模块 内部集成了精准的三路电压基准参考源，专用于恒压、恒流及转灯的模块电路基准源 内部集成了双灯 LED 充电指示转换电路及驱动电路 很少的外部元件 易于补偿 低静态工作电流：1.6mA 2. 描述 EG4321 是一款专用于 AC/DC 电源的锂电池充电管理芯片，具有恒压、恒流、转灯状态自动转换的功能， 同时内部集成了双灯 LED 充电指示转换电路及驱动电路，大大简化了外部元件的数量，大大提高了系统稳 定性及降低了生产成本。 EG4321 内部集成了 2.5V 基准电压源、140mV 基准电压源、20mV 基准电压源，EG4321 集成了两个运算 放大器、一个电流比较器、LED 控制驱动电路等。2.5V 的基准电压源与内部一个运算放大器组成一路精准 的电压控制电路，用户可以通过设置电压采样的两个外部电阻的大小来调节出锂电池恒压段所需的输出电 压大小；140mV 的基准电压源与内部另一个运算放大器组成一路精准的电流控制电路，用户可以通过设置外 部电流采样电阻的大小来调节出锂电池恒流段所需的输出电流大小， 20mV 的基准电压源与内部的电流比较 器组成一路精准的双灯 LED 控制电路。 3. 应用领域   各类锂电池充电器 平衡车充电器   逆变器充电器 电动车充电器 2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    4 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片  4. 引脚 4.1. 引脚定义   图 4‐1. EG4321 管脚定义  4.2. 引脚描述       引脚序号 引脚名称 I/O 描述 1 VCC Power 2 LED_G O 充电完成 LED 指示灯 3 LED_Red O 充电进行中 LED 指示灯 4 GND GND 5 Ifctr I 转灯段电流采样端 6 IIctr I 恒流段电流采样端 7 Vctrl I 输出电压采样端,内部基准为 2.5V 8 Vout O 输出控制引脚，仅具有吸收电流能力 电源电压输入，输入电压范围为 3.5V～18V 接地脚           2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    5 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片  5. 结构框图   图 5‐1. EG4321 内部结构框图    6. 典型应用电路 VOUT R6 C5 To primary R1 3.9K 100uF/25V R4 1 2 VCC 2K LED_G C4 470uF/25V 3 2.5V 基 准 电 压 源 2.5V C1 VOUT 2.2uF 8 VCTRL 7 140mV 20mV IIctr 6 LED_R C2 20mV 140mV 0.1uF Ifctr 4 GND 5 C3 R7 R2 1uF C6 R8 1uF 51K R3 R5 1K GND Rsense 图 6‐1. EG4321 典型应用电路图    2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    6 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片        C1 222/2KV ACL1 AGND D1 T1 1 1N4007 ACN1 C2 D3 400V/10uf R2 1M 1N4007 2 R1 75K C3 103/1KV D2 VCC1 12.5V 7 SR310 C4 C5 470uF/25V 3 AGND 471/1KV D4 D5 FR107 R3 12K 4 GND1 1N4007 D6 1N4148 D7 R6 1K 103 R5 2K 6 5 EE25 5N60 Q2 D11 18V D8 LED R8 0.1 * 1 2.5V VCC R10 270 8050 2 C10 104 R11 1.5/1W 3 AGND 4 U2 1 3 2 4 AGND TL817 基 准 电 压 源 LED_G LED_R GND VOUT 8 VCTRL 7 2.5V 140mV 20mV 20mV 140mV Iictr Ifctr EG4321 104 D9 LED C9 AGND Q1 1uF/25V AGND C6 C8 1N4007 R4 51K 6 5 R15 EG4321 R13 1K R9 1K NC R12 C11 NC R14 1uF 3K C12 1uF   图 6‐2. EG4321  三节锂电池充电器应用图    7. 电气特性 7.1 极限参数 无另外说明，在 TA=25℃条件下 符号  参数名称  测试条件  最小  最大  单位  VCC  电源电压  - -0.3 20 V VIN  输入电压  - -0.3 Vcc V  VOUT  输出端耐压 - -0.3 20 V  TJ 结温 - - 150 ℃  TA  工作温度范围 - ‐45 85 ℃  Tstr  储存温度 - ‐65  150  ℃  TL  焊接温度 T=5S -  260  ℃  QJC  热阻 - -  92  ℃/W  注：超出所列的极限参数可能导致芯片内部永久性损坏，在极限的条件长时间运行会影响芯片的可靠性。      2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    7 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片    7.2 典型参数 无另外说明，在 TA=25℃，VCC=12V 条件下  参数名称  符号  测试条件  最小 典型  最大  单位  电源  Vcc ‐  3.5  ‐  18  V  静态电流  Icc ‐  ‐  1.6  2.5  mA  跨导增益(VCTRL)  仅吸收电流  Gmv ‐  1  6    mA/mV 电压环内部基准电压 VREF ‐  2.475 2.5  2.525  V  输入偏置电流(VCTRL)  IIBV ‐  ‐  50  ‐  nA  跨导增益(ICTRL)  Gmi ‐  2  30    mA/mV 电流环内部基准电压 VICTR ‐  135  140  145  mV  输入偏置电流(ICTRL)  IIBI ‐    0.05  1  uA  VFCTR ‐  18  20  22  mV  输出脚低电平（2 脚， 8 脚）  VOL1 Isink=10mA  ‐  0.9  1.2  V  输出脚低电平（3 脚） VOL3 Isink=200mA  ‐  0.8  1.0  V  电源  电压控制环  电流控制环  状态转换比较器  转灯比较器基准电压 输出驱动       2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    8 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片    8. 应用设计 8.1 锂电池充电工作原理 锂电池充电过程如下：    i.  第一阶段：恒流充电阶段  恒流充电阶段是充电器充电电流保持恒定，恒流充电是为了避免充电电流过大而损坏电池和充电器， 应该限制充电电流不能过大，一般根据电池实际容量情况，选择适合的恒流电流对电池进行充电。当 电池电压较低时，充电电流保持恒定，充入电量快速增加，电池电压上升到接近恒压阶段的电压时如 图 8‐1  的 STATE1，恒流充电阶段结束。    ii.  第二阶段：恒压充电阶段  恒压充电阶段是充电器充电电压保持恒定，恒压充电是保持蓄电池端电压恒定充电的充电方法，该阶 段是为了保证充电输出电压不超过电池的过冲电压，充电电压和电流曲线图如图 8‐1 中的 STATE2 所示， 一般取每节单体电池电压 2.45V～2.5V 作为充电恒压数值。在恒压充电开始时，电流接近恒流时的电流， 随着充电过程的进行，充电电流会慢慢减小，直到电流减小到转灯电流，表示锂电池已经充满。      图 8‐1.    锂电池充电曲线图            2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    9 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片    8.2 恒流阶段电路设计 EG4321 内部的 140mV 基准电压源与内部一个运算放大器组成一路精准的电流控制电路如图 8-2，用户 可以通过设置外部电流采样电阻的大小来调节出铅酸电池恒流段所需的输出电流大小。计算公式如下： Ilimit=140(mV)*（R5+R6）/R6/ Rsense； R6 电阻不贴情况下：Ilimit=140(mV) / Rsense   其中 Rsense 为电流采样电阻，Ilimit 为设计要求的恒流电流。    图 8‐2. EG4321  恒流充电控制电路      2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    10 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片    8.3 恒压阶段电路设计 EG4321 内部的 2.5V 的基准电压源与内部一个运算放大器组成一路精准的电压控制电路，这时用户可 以通过设置电压采样的两个外部电阻 R1、R2 的大小如图 8-3 来调节出锂电池恒压段所需的输出电压大小。 计算公式如下：                                       图 8‐3. EG4321  恒压输出电压控制电路  R1 VOUT=VREF× (1 +                                                                                           R2 其中 VOUT 为所需的输出电压，VREF 为内部基准电压 2.5V。  )  2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    11 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片  8.4 双灯 LED 充电指示转换电路与驱动电路 EG4321 的 5 脚（Ifctr）用来检测电流采样电阻（Rsense）两端的电压来转换 LED 灯亮红灯或绿灯如图 8‐4，通常 EG4321 的 3 脚接红灯 LED 来表示正在充电进行中，EG4321 的 2 脚接绿灯 LED 来表示充电已完成 指示。转灯电流计算公司：   当 R6 悬空时，Ifctr=20mV/Rsense。  当 R6 使用时，Ifctr=20mV*（R6+R5）/R6/Rsense。   其中 Rsense 为电流采样电阻，Ifctr 为设计要求的转灯电流。    EG4321 内置了 LED 驱动电路，仅需外部接一个限流电阻到 LED 上就能完成 LED 指示功能，对应的 LED 驱动引脚 2 脚最大驱动能力可达 20mA，引脚 3 脚的最大驱动能力可达 300mA，通常普通的 LED 仅需 3mA~5mA 就能正常点亮。在设计上选择好合适的 LED 灯后，再计算合适的限流电阻，计算公式如下：  Rled=(Vcc‐1V –VLED) / ILED  C5 R6 100uF/25V 3.9K 1 VCC 2 LED_G 基 准 电 压 源 2.5V 140mV 20mV 3 LED_R 20mV Ifctr 5 4 GND R6 C3 1uF Red Green R5 51K GND Rsense   图 8‐4. EG4321 双灯 LED 充电指示转换电路        2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    12 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片  8.5 外接风扇电路 外接风扇驱动电路一如图 8‐5a 所示，直接使用 IC 的 3 脚 LED_R 输出来驱动风扇运行和停止工作。  为 了防止干扰，风扇两端需并一个 1uF/25V 以上的电容。  C5 FAN 100uF/25V C1 M 1uF/25V 1 2 VCC LED_G 基 准 电 压 源 R1 R2 3.9K 3.9K 2.5V 140mV 20mV 3 LED_R 20mV Ifctr 5 4 GND C3 1uF R5 51K Rsense GND 0.1Ω   图 8‐5a. EG4318/EG4319 风扇电路一（3 脚 LED_R 直接驱动）  EG4321 外接风扇驱动电路二如图 8‐5b 所示，使用 IC 的 3 脚 LED_R 引脚控制 Q1 三极管的导通和截止使 风扇运行和停止工作。        图 8‐5b. EG4321 风扇电路二（外接三极管风扇驱动电路）    2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    13 / 14  屹晶微电子有限公司 EG4321 芯片用户手册 V1.0                                                   锂电池充电管理芯片  9. 封装尺寸 9.1 DIP8 封装尺寸   9.2 SO8 封装尺寸   2016 ©屹晶微电子有限公司  版权所有  www.EGmicro.com    14 / 14