ME4059ASPG-N

ME4059-N 1 节 2A 开关型锂电池充电器 ME4059-N 概述 特点 ME4059-N 是一款具有恒流恒压充电模式的锂电池 ● 输入电源电压工作范围：4.7V-5.5V 充电管理芯片。可以对单节（4.2V/4.34）锂电池进行快 ● 内置防倒灌功能 速高效地充电。其采用电流模式 PWM 降压型开关控制结 ● 内置过压保护，芯片输入端耐压10V 构，为锂电池快速充电提供了微型、简单且高效的解决方 ● 内置软启动，防止上电瞬间的大电流过冲 案。 ● 高效电流模式PWM降压型开关控制结构 ME4059-N 内置防倒灌功能，所以实际应用不需要输 ● 充电结束时电流检测输出 入端接二极管防倒灌。大大降低了系统成本。芯片内置过 ● 采用固定开关频率以保证最小的噪声 压保护功能，当芯片的 VIN 电压超过 6V 之后，芯片关闭， ● ±1%的充电电压（4.2V/4.34V）精度 此时芯片的 VIN 端可耐压 10V。 ● 自动再充电 ME4059-N 由外部 Sense 电阻设定出高精度的充电电 ● 输入电源去除自动进入休眠模式 流，内部由分压电阻和精准的参考电压将电池的浮充电压 ● 电池电压较低时自动进入涓流充电模式 设定在 4.2V/4.34V 同时具有高达±1%的精度。当输入电 ● 采用低ESR的陶瓷电容输出稳定 源去掉后，芯片会自动进入低电流休眠模式，电池的漏电 ● 电池温度检测 流低至 1μA。当充电周期结束后，如果单节电池电压降到 4.1V/4.15V 后，芯片将自动重新对电池进行充电。 应用场合 封装形式 ● 充电设备 ● 8-pin ESOP8 ● 便携式笔记本电脑 ● 手持设备 V01 www.microne.com.cn Page 1 of 13 ME4059-N 典型应用图 VIN 5V R3 10K R2 1K 6 1 VIN EN SW 4 ME4059-N 7 CHRG SEN 3 TEMP BAT LED C1 22uF 8 2 R4 20K L1 2A,4.7uH R5 VBAT C3 22uF GND 5 GND 附加应用图 PMOS VIN 5V S D R7 100K G R2 1K R3 10K 6 1 7 C1 22uF VIN R4 20K 4 L1 2A,4.7uH ME4059-N CHRG SEN LED 8 SW EN 3 C4 10uF R6 22K R5 2 R8 10K BAT TEMP NPN GND 5 VBAT C2 10uF Option VIN 5V C3 22uF Dashed Box C 注意： 1. 虚线框内器件是可选的 2. 虚线框C是在VIN未接时保护电池反接的应用 V01 www.microne.com.cn Page 2 of 13 ME4059-N 选购指南 ME 40 59 X XX G-N 新版本 环保标识 封装形式 SP：ESOP8 浮充电压 A：4.2V D：4.34V 产品品种号 产品类别号 公司标志 产品型号 产品说明 ME4059ASPG-N VFLOAT =4.2V；封装形式：ESOP8 ME4059DSPG-N VFLOAT =4.34V；封装形式：ESOP8 注：如您需要其他电压值或封装形式的产品，请联系我司销售人员。 V01 www.microne.com.cn Page 3 of 13 ME4059-N 产品脚位图 1 8 EN TEMP 2 7 BAT CHRG 6 3 SEN VIN 4 5 GND SW 脚位功能说明 PIN 脚位 符号名 功能说明 1 EN 控制芯片的开关。 2 BAT 负反馈引脚.从通过输出外接电阻接受反馈电压。 3 SEN 充电电流设置脚。输出电流由外部电阻按公式计算得到：IOUT= 125mV/R5。 4 SW 开关输出端 5 GND IC地。 电源输入脚 。VIN 输入电压工作范 围4.7到 5.5V。需要 10µF输入电容 需靠P沟道 的 6 VIN 7 CHRG MOSFET。VIN端耐压10V。 当充电电流比结束充电电流阈值低且时间超过120μs，内置的N通道MOSFET关闭且一个 弱电流源接入CHRG 脚到地。当输入电压被移除，弱电流源将关闭CHRG脚变为高阻态。 温度检测脚。 热敏电阻输入，正常工作时外部接一个20 KΩ电阻到地。这个脚检测电池 8 TEMP 组的温度，当温度超出范围时终止充电。当此电压在高温状态下低于540mV或低温状态 下高于2.3V，充电中止且内部计时器关闭。CHRG脚输出不受这个状态影响。 V01 www.microne.com.cn Page 4 of 13 ME4059-N 芯片功能示意图 6 VIN osc 3 SEN CS Driver SW 4 Q SR logic Islope S Isense 2 BAT R Driver PWM TC/CC Swith EN 1 VA 4.2V TC 2.9V EN OVP TC/CC OVP RQ RQ 4.1V OTP OTP CHRG LOGIC 2.3V TEMP 7 Ccold VIN 82uA STOP 8 TEMP Chot 540mV 5 GND V01 www.microne.com.cn Page 5 of 13 ME4059-N 绝对最大额定值 参数 范围 单位 VIN, CHRG, SW, SEN 电压 -0.3～6.0 V SW脚电流 3.8 A 封装热阻 60 ℃/W 功耗 2.0 W 工作环境温度范围 -40～85 ℃ 最大结温度 150 ℃ 储存温度范围 -55～150 ℃ 引脚温度和时间 +300（10S） ℃ 注意：绝对最大额定值是本产品能够承受的最大物理伤害极限值，请在任何情况下勿超出该额定值。 电气参数 ME4059ASPG-N/ME4059DSPG-N(4.2V/4.34V) 工作条件： TA=25℃,VIN=5V, R5 = 0.1Ω, 除非另行标注 符号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 4.7 5.0 5.5 V 关断模式（EN脚拉低） - 24 - 待机模式(充电中止) - 24 - 休眠模式 - 0.3 1 4.158 4.2 4.242 4.297 4.34 4.383 - 125 - mV 输入电压 VIN 静态电流 IIN μA VFLOAL 电池浮充电压 0℃≤TA≤85℃, IOUT=1.3A VSNS(CHR) 恒流采样电压 3V≤VBAT≤4V VSNS(TRKL) 涓流采样电压 VBAT=2.7V - 20 - mV VTRKL 涓流充电电压 VBAT 上升 - 2.9 - V VASD 自动关断阈值 VIN-VBAT - 100 - mV ITEMP TEMP脚输出电流 VTEMP=0.85V - 82 - μA VTH-HOT TEMP脚高温保护阈值电压 VTEMP下降 - 0.54 - V VTH-COLD TEMP脚低温保护阈值电压 VNTC 上升迟滞 - 2.3 - V OVP 过压保护电压 VIN上升 - 6.0 - V ΔVRECHRG 再充电阈值 VFLOAT -VRECHRG, VBAT下降 - 100 - mV fOSC 开关频率 - 1.0 - MHz DC 最大占空比 - - 100 % T 热关断 - 150 - °C V01 www.microne.com.cn Page 6 of 13 V ME4059-N 原理描述 ME4059-N 是一款恒流恒压锂电池充电控制器，采用了电流模式 PWM 降压开关型架构。其充电电流由外接于 SEN 和 BAT 引脚的检测电阻来设定。单节电池的浮动电压由内部设定为 4.20V/4.34V。对要求高精准浮动电压的锂电池而 言，芯片内置参考电压，电压放大器和电阻分压器为其浮充电压提供了高精度调整。 当 VIN 输入电压比电池电压高 100mV 以上时，充电周期开始。在充电周期开始时，如果电池电压低于涓流充电 阈，充电器则进入涓流充电模式，涓流充电电流由芯片内部设定为 25%的满额电流。当电池电压超过涓流充电阈值， 充电器进入满额恒流充电模式。在恒流充电模式中，充电电流通过外部的检测电阻 R5 和一个内部 125mV 的参考电压 来设定，IOUT= 125mV/R5； 当电池电压接近于浮充电压时，充电电流开始减小。当充电电流降低到 25%的满额充电电流时，一个内部比较器 会关断 CHRG 脚处的下拉 N 沟道 MOSFET，将一个微电流源连接到地，来指示接近终止充电周期状态，当充电周期 终止时 CHRG 脚被强制为高阻抗。如果要重新启动充电周期，可以去掉输入电压并重新输入或将充电器关断片刻。同 样，如果单节电池的电压降低到再充电阈电压以下时，一个新的充电周期又开始。电池充满后，如果输入电压未去除， 则关断充电器；当输入电压去除时，充电器则进入休眠模式，这样极大地减小了电池电流消耗且增加了待机时间。 TEMP 脚在芯片正常工作时连接一个 20KΩ 电阻到 GND。需要用到检测电池温度时，接负温度系数的电阻到地以 检测电池温度是否符合条件。当温度超出 0~50°C 范围以外，充电周期将被暂停。 V01 www.microne.com.cn Page 7 of 13 ME4059-N 工作流程图 电源设定 否 休眠模式 VIN输入 是 No 温度错误 温度检测 TEMP>VTEMP1 TEMPVBAT 是 低电流充电模式 (涓流充电) 否 恒流检测 VREG>VBAT 是 恒流充电模式 是 恒压检测 VREG>VBAT 是 恒压充电模式 否 充电中止 否 再充电检测 VRCH>VBAT 是 图1: 工作流程图 V01 www.microne.com.cn Page 8 of 13 ME4059-N 充电条件和模式 如果电池温度超出 VTEMP1 到 VTEMP2 范围时 ME4059-N 将中止充电，当电池温度恢复到安全范围内芯片自动恢复 充电。ME4059-N 实时检测电池电压。如果电池电压比最小涓流电压阈值低，ME4059-N 会在涓流模式下对电池进行 充电，涓流电流为 10%的满额充电电流，图 2 为一个典型的充电流程图。 涓流充电 阶段 恒流充电 阶段 恒压充电阶段 和中止充电 恒压电压值 恒流电流值 最低充电电压 涓流充电电流和 中止电流检测 图 2:典型充电流程图 充电中止和再充电 ME4059-N 在恒压充电阶段实时检测充电电流，在充电电流下降到充电中止电流阈值时充电中止且显示充电结束 信号。当电池电压再下降到 4.1V(4.2V 产品) / 4.15V(4.34V 产品) 时芯片对电池进行再充电。 电池稳定检测 靠近电池组端接入一个负温度系数的热敏电阻可用来监视电池温度，除非检测的电池温度在可接受的范围内，否 则充电器将不允许充电。在 ME4059-N 的 TEMP 脚连接一个 20K 的热敏电阻到地。对于高温，高温保护电压阈值通 过 82μA 上拉电流源设定为 540mV。对于低温，低温保护电压阈值通过 82μA 上拉电流源设定为 2.3V。一旦电池温度 进入设定的温度范围，充电周期开始或恢复。 充电状态显示 ME4059-N 通过 CHRG 脚的输出状态显示不同的充电过程。表 1 总结了 CHRG 脚的各个工作状态。此 CHRG 脚 可以驱动一个 LED 灯来显示不同的状态。 充电状态 CHRG 脚状态 电池在涓流和恒流充电进程中 低 充电完成 高阻 温度检测错误或休眠模式 高阻 表1.CHRG工作模式 V01 www.microne.com.cn Page 9 of 13 ME4059-N 自动关断电压(VASD) 当输入电压和电池电压 VBAT 的压差低于 100 mV 时，IC 将进入自动关断模式。 涓流充电 在充电周期开始时，如果电池电压小于涓流充电阈值，芯片直接进入涓流充电模式，此充电电流至为 25%的恒流 满额电流。 关断 当 ME4059-N 的 EN 脚被拉低到地，芯片将会关断。在此关断模式下，CHRG 脚输出高组态且静态电流低至 18μA。 输入和输出电容 输入电容 CIN 是用来吸收转换器所有的输入开关纹波电流。它必须具有足够的纹波电流等级。最坏情况下的纹波 电流有效值近似于输出充电电流的一半。实际电容的值大小不是关键。固体钽电容在相对小的 SMT 封装上具有很高的 纹波电流等级。但其作为输入旁路电容时必须谨慎。当适配器电源热插入到充电器时会产生较高的输入浪涌电流，而 固体钽电容在遭受非常高的开启浪涌电流时有令人熟悉的失效机制。选择最高电压等级的电容可能会使此问题最小化。 可在使用之前请教制造商。 输出电容 COUT 的选择主要由使纹波电压和负载阶跃响应最小化的等效串联电阻（ESR）来确定的。输出的纹波电 压近似由下式限定： ΔVOUT ≦ ΔIL (ESR + 1 ) 8fOSCCOUT 因为 ΔIL 随输入电压增大而增大，输入电压最大时输出纹波最高。一般来说，只要 ESR 满足要求，电容将足以用 来滤波和满足必须的 RMS 电流。开关纹波电流依靠输出电容的 ESR 和电池的阻抗在电池和输出电容之间分流。通常 考虑 EMI 满足电池上最小纹波电流要求。 磁珠或电感在 1.1MHz 的开关频率下会增加电池的阻抗。 如果输出电容的 ESR 为 0.2Ω，在有磁珠或电感时，电池阻抗上升到 4Ω 时，只有 5%的纹波电流会流进电池。 V01 www.microne.com.cn Page 10 of 13 ME4059-N 典型性能参数 V01 www.microne.com.cn Page 11 of 13 ME4059-N 封装信息 ● 封装类型: ESOP8 参数 尺寸（mm） 尺寸（Inch） 最小值 最大值 最小值 最大值 A 1.3 1.75 0.0512 0.0689 A1 0 0.2 0.0000 0.0079 A2 1.25 1.65 0.0492 0.0650 A3 0.5 0.7 0.0197 0.0276 b 0.33 0.51 0.0130 0.0201 c 0.17 0.25 0.0067 0.0098 D 4.7 5.1 0.1850 0.2008 E 5.8 6.2 0.2283 0.2441 E1 3.8 4 0.1496 0.1575 e 1.27(TYP) 0.05(TYP) h 0.25 0.5 0.0098 0.0197 L 0.4 1.27 0.0157 0.0500 L1 θ 1.04(TYP) 0 0.0409(TYP) 8° 0.0000 8° c1 0.25(TYP) 0.0098(TYP) D1(90*90) 2.09(TYP) 0.0823(TYP) D1(95*130) 3.1(TYP) 0.122(TYP) E2(90*90) 2.09(TYP) 0.0823(TYP) E2(95*130) 2.21(TYP) 0.087(TYP) V01 www.microne.com.cn Page 12 of 13 ME4059-N  本资料内容，随产品的改进，可能会有未经预告之更改。  本资料所记载设计图等因第三者的工业所有权而引发之诸问题，本公司不承担其责任。另外， 应用电路示例为产品之代表性应用说明，非保证批量生产之设计。  本资料内容未经本公司许可，严禁以其他目的加以转载或复制等。  本资料所记载之产品，未经本公司书面许可，不得作为健康器械、医疗器械、防灾器械、瓦 斯关联器械、车辆器械、航空器械及车载器械等对人体产生影响的器械或装置部件使用。  尽管本公司一向致力于提高质量与可靠性，但是半导体产品有可能按照某种概率发生故障或 错误工作。为防止因故障或错误动作而产生人身事故、火灾事故、社会性损害等，请充分留 心冗余设计、火势蔓延对策设计、防止错误动作设计等安全设计。 V01 www.microne.com.cn Page 13 of 13