SM5213

SM5213 800mA/20V 锂电池线性充电芯片 特性 简介 SM5213 是一款完整的采用恒定电流/恒定电 压的单节锂电池线性充电器，并带有锂电池正负 极反接保护功能，可以保护芯片和用户安全。 由于采用了内部 PMOSFET 架构，加上防倒 充电路，所以不需要外部检测电阻和隔离二极管。 热反馈可对充电电流进行调节，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 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，SM5213 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，SM5213 自动进入一个低电流状态，将 电池漏电流降至 0.25μA 以下。也可将 SM5213 置 于停 机 模式 ， 从而 将 供电 电 流降 至 25μA 。 SM5213 的其它特点包括充电电流监控器、欠压 闭锁、自动再充电和一个用于指示充电结束和输 入电压接入的状态引脚。  高达 800mA 的可编程充电电流  无需 MOSFET、检测电阻器或隔离二极管  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  直接从 USB 端口给单节锂离子电池充电  精度达到±1%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  充电输入电压过压保护  2.9V 涓流充电  软启动限制了浪涌电流  C/10 充电终止；  SOT23-5 封装  20V PIN 脚耐压 应用范围  移动电话、PDA、MP3 播放器  充电座  蓝牙应用  其他手持设备 典型应用电路 SM5213 Rev.1.1 9/2022 HICHON Proprietary Information. Patent Protected. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited. 1 SM5213 800mA/20V 锂电池线性充电芯片 引脚排序图 引脚说明 SOT23-5 引脚名 说明 PIN # 1 STAT 开漏输出的充电状态指示端 2 GND 地 3 BAT 充电电流输出引脚 4 VIN 电源输入引脚 5 ISET 恒流充电电流设置和充电电流监测端 工作范围 最大额定值(1) VIN ...........................................-0.3V~20V I S E T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 0 . 3 V ~ 6 V All other pin.....................................-0.3V~20V 工作温度(T J ) ...........................-40℃~+85℃ 存储温度(TSTG) ...........................--40℃~+125℃ VCC ............................................4.5V~7V (1) IC 的工作范围超出最大额定值时，器件可能会有所损 坏；IC 实际工作在最大额定值下或者其它任何的超过推 荐操作条件下都是不建议的；IC 持续工作在最大额定条 件下可能会影响器件的可靠性。最大额定值只是耐压的额 定值 SM5213 Rev.1.1 9/2022 HICHON Proprietary Information. Patent Protected. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited. 2 SM5213 800mA/20V 锂电池线性充电芯片 电气特性参数 (无特别说明，VIN=5V, TA=25℃) 参数 输入电压范围 输入电压过压保护阈值 输入电压电流 稳定输出（浮充）电压 BAT 引脚电流 符号 VIN 条件 最小值 典型值 最大值 单位 4.5 5 7 V 6.5 7 7.4 V 充电模式，RISET=1.2k 300 2000 μA 待机模式(充电终止) 65 100 μA 停机模式(RISET 未连接, VCC < VBAT, or VCC < VUV) 25 50 μA 正常工作电压 VOVP IQ VFLOAT IBAT 0℃≤TA≤85℃, IBAT = 40mA 4.16 4.200 4.24 V RISET = 2k, 电流模式 432 480 528 mA RISET = 1.2k, 电流模式 720 805 890 mA 待机模式, VBAT = 4.2V 0 2 3 μA 停机模式,(RISET 未连接) 0.25 0.35 μA 睡眠模式, VCC = 0V 0.25 0.35 μA 涓流充电电流 ITRIKL VBAT < VTRIKL, RISET =2k 20 50 110 mA 涓流充电阈值电压 VTRIKL RISET = 1.2k, VBAT 上升 2.75 2.93 3.1 V 涓流充电迟滞电压 VTRHYS RISET = 1.2k 100 130 165 mV VCC 从低到高 3.05 3.35 3.6 V 0.4 0.55 0.65 mV VCC 从低到高 50 100 140 mV VCC 从高到低 5 30 mV VCC 欠压闭锁阈值电压 VUV VCC 欠压闭锁迟滞电压 VUVHYS VCC-VBAT 闭锁门限电 压 VASD 电池反接保护电压 VREV VBAT 从高到低, VBAT-VGND -70 mV VREVHYS VBAT 从低到高, VBAT-VGND -30 mV RISET = 2k 50 mA RISET = 1k 95 mA 电池反接保护迟滞电压 C/10 终止电流门限 ITERM ISET 引脚电压 VISET BAT=4.0V, 电流模式 STAT 引脚输出低电压 VSTAT ISTAT = 5mA 再充电电池门限电压 ∆VRESTAT VFLOAT - VRESTAT 0.9 90 1.0 1.1 V 0.35 0.6 V 120 150 mV 限定温度模式中的结温 TLIM 120 ℃ 功率 FET 导通电阻 RON 0.5 mΩ 软启动时间 tSS 100 μs 再充电比较器滤波时间 tRECHARGE 终止比较器滤波时间 tTERM ISET 引脚上拉电流 IISET SM5213 Rev.1.1 9/2022 IBAT = 0 to IBAT =1000V/RISET VBAT 高至低 0.4 1.0 2.5 ms IBAT 降至 ICHG/10 0.4 1.0 2.5 ms 1.0 HICHON Proprietary Information. Patent Protected. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited. μA 3 SM5213 800mA/20V 锂电池线性充电芯片 功能描述 SM5213 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。它能够提供高达 1.2A 的充电电流（借助一个热设计良好的 PCB 布局）和 ±1%精度的浮充电压。SM5213 集成了一个内部 P 沟道功率 MOSFET 及热调节电路，无需隔离二极管 或外部电流检测电阻。因此，基本充电器电路仅需 两个外部元件。不仅如此，SM5213 还可以接 USB 电源工作。 正常充电循环 当 VCC 引脚电压升至 UVLO 门限电平以上且 在 ISET 引脚与地之间连接了一个精度为 1%的设 定电阻或当一个电池与充电器输出端相连时，一个 充电循环开始。如果 BAT 引脚电平低于 2.9V，则 充电器进入涓流充电模式。在该模式中，SM5213 提供约 1/10 的设定充电电流，以便将电池电压提 升到一个安全的电平，从而实现满电流充电。 当 BAT 引脚电压升至 2.9V 以上时，充电器进入恒 流模式，此时向电池提供恒定的充电电流。当 BAT 引脚电压达到最终浮充电压（4.2V）时，SM5213 进入恒压充电模式，且充电电流开始减小。当充电 电流降至设定值的 1/10，充电循环结束。 充电时，BAT 引脚上的瞬变负载会使 ISET 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 1ms 滤 波时间（tTERM）确保这种性质的瞬变负载不会导致 充电循环过早终止。一旦平均充电电流降至设定值 的 1/10 以下，SM5213 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，SM5213 对 BAT 引脚电压进行连 续监 控。 如果 该引 脚电 压降 到再 充电 电压 门限 （VRESTAT）以下，则另一个充电循环开始并再次向 电池供应电流。当在待机模式中进行充电循环的手 动再启动时，必须先断开输入电压然后再重新接入 输入电压，或者通过控制 ISET 引脚来关断充电器 然后再启动。如下图示出了一个典型充电循环的状 态图。 充电电流设定 充电电流是采用一个连接在 ISET 引脚与地之 间的电阻来设定的。电池充电电流是 ISET 引脚输 出电流的 1000 倍。从 BAT 引脚输出的充电电流可 通过监视 ISET 引脚电压 随时确定，公式如下： IBAT = th 充电终止 ͲͲͲ th ͲͲͲ 当充电电流在达到最终浮充电压后降至设定 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 ISET 引脚进行监控来检 测的。当 ISET 引脚电压降至 100mV 以下的时间 超过 tTERM（一般为 1.8ms）时，充电被终止。充 电电流被关断，SM5213 进入待机模式，此时输入 电源电流降至 200μA。 （注：C/10 终止在涓流充电和热限制模式中失效）。 SM5213 Rev.1.1 9/2022 HICHON Proprietary Information. Patent Protected. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited. 4 SM5213 800mA/20V 锂电池线性充电芯片 充电状态指示 自动再充电 SM5213 集成开漏输出的状态指示引脚 STAT。 当 SM5213 处于充电状态时，STAT 输出下拉，其 它状态 STAT 输出高阻态。当电池温度异常时， STAT 输出高阻态。 一旦充电循环被终止， SM5213 立即采用一 个具有 1ms 滤波时间的比较器来对 BAT 引脚上的 电压进行连续监控。当电池电压降至 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，STAT 引脚输出进 入一个强下拉状态。 如果 BAT 引脚接一个 10μF 电容并且电池不连 接，红色 LED 将以 1-4s 的周期闪烁。 充电器状态 红色 LED STAT 充电 亮 充电终止 灭 欠压闭锁，电池温度异常或电 池未连接 BAT 引脚接 10uF 电容且电池 未连接 功耗考虑 灭 芯片结温依赖于环境温度、PCB 布局、负载 和封装类型等多种因素。功耗与芯片结温可根据以 下公式计算： 1-4s 的周期闪烁 PD=RDS(ON)×IOUT2 根据 PD 结温可由以下公式求得： 限制 如果芯片温度升高到预设值 120℃，内部热反 馈环路将减小充电电流。该功能可防止 SM5213 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 SM5213 的风险。在保证充电器将 在最坏情况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。 TJ=PD×θJA + TA 其中：TJ 是芯片结温，TA 是环境温度，θJA 是 封装热阻 欠压闭锁（UVLO） 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。 SM5213 Rev.1.1 9/2022 HICHON Proprietary Information. Patent Protected. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited. 5 SM5213 800mA/20V 锂电池线性充电芯片 ND G 封装信息 SOT23-5 Symbol Dimensions In Millimeters Min Max Min Max A 1.050 1.250 0.041 0.049 A1 0.000 0.100 0.000 0.004 A2 1.050 1.150 0.041 0.045 b 0.300 0.500 0.012 0.020 c 0.100 0.200 0.004 0.008 D 2.820 3.020 0.111 0.119 E 1.500 1.700 0.059 0.067 E1 2.650 2.950 0.104 0.116 e 0.950(BSC) 0.037(BSC) e1 1.800 2.000 0.071 0.079 L 0.300 0.600 0.012 0.024 θ 0º 8º 0º 8º SM5213 Rev.1.1 9/2022 Dimensions In Inches HICHON Proprietary Information. Patent Protected. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited. 6