TP4056

TP4056 1A线性锂离子电池充电器 概述 TP4056是一款性能优异的单节锂离子电池恒流/恒压线性充电器。TP4056采用ESOP8封装配合较少的外围原件使其非 常适用于便携式产品，并且适合给USB电源以及适配器电源供电。 基于特殊的内部MOSFET架构以及防倒充电路，TP4056不需要外接检测电阻和隔离二极管。当外部环境温度过高或者 在大功率应用时，热反馈可以调节充电电流以降低芯片温度。充电电压固定在4.2V，而充电电流则可以通过一个电阻 器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值的1/10，芯片将终止充电循环。 当输入电压断开时，TP4056进入睡眠状态，电池漏电流将降到1uA以下。TP4056可以被设置于停机模式，此时芯片 静态电流降至35uA。 TP4056还包括其他特性：电池温度监测，欠压锁定，自动再充电和两个状态引脚以显示充电和充电终止。 特性 ◆可编程充电电流1000mA ◆无需外接MOSFET，检测电阻以及隔离二极管 ◆用于单节锂电池、采用ESOP8封装的完整线性充电 ◆恒定电流/恒定电压操作，并具有可在无过热危险器 的情况 下实现充电速率最大化的热调节功能。 ◆精度达到±1%的4.2V预充电电压 ◆用于电池电量检测的充电电流监控器输出 ◆自动再充电 ◆充电状态双输出、无电池和故障状态显示 ◆C/10充电终止 ◆停机模式下的静态电流为35uA ◆2.9V涓流充电 ◆电池温度监测 ◆软启动限制浪涌电流 ◆BAT输入防反接保护 ◆可 0V 激活 应用范围 ◆移动电话、PDA ◆MP3、MP4播放器 ◆充电器 ◆数码相机 ◆电子词典 ◆蓝牙、GPS导航仪 ◆便携式设备 TP4056采用ESOP8封装 典型应用 其中，虚线框出R1/R2/NTC电阻部份为电池温度监测，可选。也可TEMP脚直接接地，不监测电池温度。 www.umw-ic.com 1 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 管脚分布 ESOP8 管脚描述 www.umw-ic.com 管脚号 管脚名 描述 1 TEMP 电池温度检测输入 2 PROG 可编程恒流充电电流设置端 3 GND 地端 4 VCC 电源端 5 BAT 电池端 6 STDBY 电池充电完成指示端 7 CHRG 电池充电指示端 8 CE 芯片使能输入端 2 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 最大额定值 (注) 参数 范围 单位 VCC端电压 -0.3 to 6.5 V PROG, BAT, CE, TEMP端电压 -0.3 to 6.5 V CHRG端电压 -0.3 to 8 V STDBY端电压 -0.3 to 8 V BAT端电流 1 A PROG端电流 2 mA 1500 mW -40 ~ 85 C -65 to 125 C 最大功耗 工作环境温度 最低/最高存储温度Tstg ESD与Latch-up等级 www.umw-ic.com 人体模型ESD级别 4000V 机器模型ESD级别 400 V Latch-up 400mA 级别 3 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 结构框图 www.umw-ic.com 4 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 电气特性 (如果没有特殊说明，环境温度= 25C，输入电压=5V) 符号 VCC ICC 参数 输入电源电压 输入电源电流 VFLOAT 输出浮充电压 IBAT BAT端充电电流 ITRIKL 涓流充电电流 VTRIKL VTRHYS VUVLO VUVHYS 涓流充电门限电压 涓流充电迟滞电压 VCC欠压锁定电压 VCC欠压锁定迟滞电压 VMSD 手动关断阈值电压 VASD VCC -VBAT锁闭电压 ITERM C/10终止电流门限(2) 测试条件 最小值 4.0 充电模式(RPROG=12K) (1) 待机模式（充电终止） 停机模式(RPROG未连接， VCC＜VBAT,VCC＜VUVLO) 0C≤T≤85C 恒流模式，RPROG=2.4K 恒流模式，RPROG=1.2K 待机模式，VBAT=4.2V 停机模式 电池反接模式，VBAT=-4V 睡眠模式，VCC=0V VBAT＜VTRIKL, RPROG=2.4K VBAT＜VTRIKL, RPROG=1.2K VBAT上升 VBAT下降 VCC上升 VCC下降 VPROG上升 VPROG下降 VCC上升 VCC下降 RPROG=1.2K RPROG=2.4K 恒流模式，RPROG=1.2K ICHRG=5mA ISTDBY=5mA VPROG PROG引脚电压 VCHRG CHRG端输出低电平 VSTDBY STDBY端输出低电平 VTEMP_H TEMP脚高端翻转电压 VTEMP_L TEMP脚低端翻转电压 VRECHG 再充电电池门限电压 VFLOAT-VRECHG tRECHG 再充电延时时间 VBAT由高到低 tTERM 充电终止延时时间 IBAT降至ICHG/10以下 IPROG PROG端上拉电流 VCEH CE端“高”电平 VCEL CE端“低”电平 注释(1): 这时处于充电状态，ICC= IVCC- IBAT (2)：这里 C/10终止电流门限指的是终止电流与恒流充电电流的比值 www.umw-ic.com 5 典型值. 240 50 4.158 465 930 0 40 80 2.8 60 3.7 150 1.15 0.9 70 5 0.085 0.085 0.93 42 0.8 0.63 最大值 6.5 500 100 单位 V uA uA 35 70 uA 4.2 500 1000 -2.5 1 0.7 0 50 100 2.9 80 3.8 200 1.21 1.0 100 30 0.10 0.10 1.0 0.35 0.35 80 45 50 1.8 1.4 2.0 4.242 535 1070 -6 2 V mA mA uA uA mA uA mA mA V mV V mV V V mV mV mA/mA mA/mA V V V %VCC %VCC mV ms ms uA V V 1 60 120 3.0 100 3.93 300 1.30 1.1 140 50 0.115 0.115 1.07 0.6 0.6 83 100 4 3 1.3 0.7 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 典型性能曲线 PROG引脚电压与温度的 关系曲线 充电电流与PROG引脚电压的 关系曲线 IBAT(mA) IBAT(mA) IBAT(mA) 恒定电流模式下PROG引脚 电压与电源电压的关系曲线 VCC=5V VBAT=4V RPROG=12K VCC=5V VBAT=4V RPROG=12K 稳定输出（浮充）电压与 充电电流的关系曲线 稳定输出（浮充）电压与 温度的关系曲线 VCC=5V RPROG=12K VCC=5V RPROG=2.4K VCC=5V RPROG=2.4K 稳定输出（浮充）电压与 电源电压的关系曲线 RPROG=12K IBAT(mA) VCC=5V VBAT=2.5V www.umw-ic.com 涓流充电门限电压与 温度的关系曲线 RPROG=1.2K RPROG=1.2K RPROG=12K 涓流充电电流与电源电压的 关系曲线 ITRIKL(mA) ITRIKL(mA) ITRIKL(mA) 涓流充电电流与温度的 关系曲线 VBAT=2.5V TEMP=25°C K VCC=5V RPROG=12K RPROG=12K 6 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 典型性能曲线 充电电流与电池电压的 关系曲线 充电电流与环境温度的 关系曲线 TA=25°C RPROG=1.2K RPROG=1.2K IBAT(mA) TA=50°C IBAT(mA) VCC=5V RPROG=1.5K TA=0°C IBAT(mA) 充电电流与电源电压的 关系曲线 VCC=5V VBAT=4V RPROG=3K VBAT=4V TEMP=25°C K RPROG=12K 再充电电池门限电压与 温度的关系曲线 VCC=5V RPROG=12K www.umw-ic.com 7 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 使用说明 TP4056是一款专门为锂离子电池设计的线性充电器，利用芯片内部的功率MOSFET对电池进行恒流/恒压充电。充电 电流可以由外部电阻编程决定，最大充电电流可以达到1000mA。TP4056拥有两个漏极开路输出的状态指示输出端，充 电状态指示端CHRG和电池充电完成指示输出端STDBY。芯片内部的功率管电路在芯片的结温超过135℃时自动降低充电 电流，这个功能可以使用户最大限度利用芯片充电，不用担心芯片过热而损坏芯片或者外部元器件。 ●工作原理 当输入电压大于UVLO检测阈值和芯片使能输入端CE接高电平时，TP4056开始对电池充电。如果电池电压低于2.9V， 充电器用小电流对电池进行预充电。当电池电压超过2.9V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由PROG端和 GND端之间的电阻决定。当电池电压接近4.2V时，充电电流逐渐减小，TP4056进入恒压充电模式。当充电电流减小到充 电结束阈值时，充电周期结束。 充电结束阈值是恒流充电电流的1/10。当电池电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。芯片内部的 高精度的电压基准源，误差放大器和电阻分压网络确保BAT端调制电压的精度在1%以内，满足锂离子和锂聚合物电池的 要求。当输入电压掉电或者输入电压低于电池电压时，充电器进入停机模式，电池端消耗的电流小于2uA，从而增加待 机时间。 如果将使能输入端CE接低电平，充电器停止充电。 ●充电电流的设定 充电电流是采用一个连接在PROG引脚与地之间的电阻器来设定的。根据需要的充电电流来确定电阻器阻值，设定 电阻器和充电电流采用下列公式来计算： RPROG  1200 （误差±10％） IBAT RPROG与充电电流的关系确定可参考下表： www.umw-ic.com RPROG(K) IBAT(mA) 1.2 1000 2.4 500 3.0 400 4.0 6.0 300 200 12.0 100 8 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 ●充电终止 当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值的1/10，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PROG端进行监控来检测的。当PROG端电压降至100mV以下的时间超过1.8ms时，充电终止，TP4056进入待机模式， 此时的输入电源电流降至约50uA。 充电时，BAT端上的瞬变负载会使PROG端电压在DC充电电流降至设定值的1/10之间短暂地降至100mV以下，比较器 的1.8ms延时时间确保了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， TP4056集中式充电循环并停止通过BAT端提供任何电流。在这种状态下，BAT端上所有负载都必须由电池供电。 ●充电状态指示 TP4056有两个漏极开路状态指示输出端CHRG和STDBY。当充电器处于充电状态时，CHRG被拉到低电平，在其他状态 CHRG为高阻态；当电池充电结束后，STDBY被拉到低电平，在其他状态STDBY为高阻态。 当电池没有接到充电器时，CHRG闪烁表示没有安装电池。 充电状态 CHRG STDBY 正在充电 亮 灭 充电完成 灭 亮 欠压，电池温度过高，过低 等故障状态,或无电池接入(TEMP使用) 灭 灭 闪烁（频率约20Hz） 亮 BAT端连接1uF电容，无电池 ●热限制 如果芯片温度升至135C以上时，一个内部热反馈环路将减小设定的充电电流。该功能可防止TP4056过热，并允许 用户提高给定电路板功率处理能力的上限而减小损坏TP4056的风险。 ●电池温度检测 为了防止温度过高或者过低对电池造成的损害，TP4056内部集成有电池温度监测电路。电池温度监测是通过测量 TEMP管脚的电压实现的，TEMP管脚的电压是由电池内的NTC热敏电阻和一个电阻分压网络实现的，如典型应用图例所示。 如果TEMP管脚的电压小于输入电压的45％或者大于输入电压的80％，意味着电池温度过低或过高，则充电被暂停。 如果TEMP脚直接接GND，那么电池温度检测功能取消，其他充电功能正常。 www.umw-ic.com 9 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 确定R1和R2的值 R1和R2的值要根据电池的温度监测范围和热敏电阻的电阻值来确定，现举例说明如下： 假设设定的电池温度范围为TL～TH，（其中TL＜TH)；电池中使用的是负温度系数的热敏电阻（NTC），RTL为其在 温度TL时的阻值，RTH为其在温度TH时的阻值，则RTL＞RTH，那么，在温度TL时，第一管脚TEMP端的电压为： VTEMPL  R 2 || RTL  VIN R1  R 2 || RTL 在温度TH时，第一管脚TEMP端的电压为： VTEMPH  R 2 || RTH  VIN R1  R 2 || RTH 然后，由 VTEMPL  VHIGH  K 2  VCC ( K 2  0.8) VTEMPH  VLOW  K 1  VCC ( K 1  0.45) 则可解得： R1  RTLRTH ( K 2  K 1) ( RTL  RTH ) K 1K 2 R2  RTLRTH ( K 2  K 1) RTL ( K 1  K 1K 2)  RTH ( K 2  K 1K 2) 同理，如果电池内部是正温度系数（PTC）的热敏电阻，则＞，我们可以计算得到： R1  RTLRTH ( K 2  K 1) ( RTH  RTL ) K 1K 2 R2  RTLRTH ( K 2  K 1) RTH ( K 1  K 1K 2)  RTL ( K 2  K 1K 2) 从上面的推导中可以看出，待设定的温度范围与电源电压VCC是无关的，仅与R1、R2、RTH、RTL有关；其中，RTH、 RTL可通过查阅相关的电池手册或通过实验测试得到。 在实际应用中，若只关注某一端的温度特性，比如过热保护，则R2可以不用，而只用R1即可。R1的推导也变得简 单，在此不再赘述。 ●欠压锁闭 TP4056拥有一个内部欠压锁定电路对输入电压进行监控，在VCC升至欠压锁定门限电压之前使芯片保持在停机工作 模式。当VCC电压升高至3.8V之后，芯片退出UVLO，开始正常工作。VCC下降时的UVLO迟滞电压为200mV。 www.umw-ic.com 10 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 ●自动充电循环 电池电压达到浮充电压，充电循环被终止之后，TP4056立即对BAT端电压进行监控。当BAT端电压低于4.1V时，充 电循环重新开始。确保了电池被维持在一个接近满电的状态，同时免除了进行周期性充电循环启动的需要。 一个典型充电循环的状态图 ●电池反接保护功能 TP4056具备锂电池反接保护功能，当电池正负极反接于TP4056电压输出BAT引脚，TP4056会停机显示故障状态，无 充电电流。充电指示管脚处于高阻态，RLED灭，此时反接的电池漏电电流小于1mA。将反接的电池正确接入，TP4056自 动开始充电循环。 www.umw-ic.com 11 友台半导体有限公司 TP4056 1A线性锂离子电池充电器 封装说明：ESOP8 R 1 A3 A A2 b1 A1 R r r4 r2 h h r1 L L1 L2 r3 D e SYMBOL A A1 A2 A3 b b1 D D1 E E1 E2 e L L1 L2 R R1 h r r1 r2 r3 r4 www.umw-ic.com E2 E E1 D1 b MIN 1.35 0 1.25 0.50 0.38 0.37 4.80 3.10 5.80 3.80 2.20 1.17 0.45 NOM 1.55 0.10 1.40 0.60 0.42 4.90 3.30 6.00 3.90 2.40 1.27 0.60 1.04REF 0.25BSC 0.40 17° 13° 17° 13° 0.07 0.07 0.30 0° 15° 11° 15° 11° 12 MAX 1.70 0.15 1.65 0.70 0.51 0.47 5.00 3.50 6.20 4.00 2.60 1.37 0.80 0.50 8° 19° 15° 19° 15° 友台半导体有限公司