SC8802QDER

上海南芯半导体科技有限公司 SC8802 DATASHEET SOUTHCHIP CONFIDENTIAL SC8802 高效率, 同步, 4 管双向升降压充放电控制器 2 功能 SC8802 是一个同步 4 管双向升降压充放电控制器。不管输入  双向工作 电压是低于，高于或者等于电池组电压，它都可以对电池组实  升降压充电管理（涓流，恒流，恒压和满充指示），可支 1 简介 现充电管理，包括涓流，恒流，恒压阶段和满充指示。当系统 需要从电池组放电时，SC8802 能够反向输出所需电压，可输 持 1 至 6 节锂电池  升降压反向放电输出  反向输出电压 PWM 信号动态调节  输入/输出电流 PWM 信号动态调节  超宽输入电压范围: 2.7 V 至 30V  超宽反向输出电压范围: 2 V 至 30 V  集成 10V，2A 栅极驱动器 部电阻调节开关频率, 电池电压设置值以及输入输出限流值，  高效率升降压操作 最大限度地在满足不同应用需求的同时简化设计。  开关频率可调：200kHz 至 600kHz 出低于，高于或者等于电池组电压值。 SC8802 拥有超宽范围输入输出电压。它可支持从 2.7V 到 30V 的应用范围，满足客户从 1 节到 6 节锂电池的不同需求。 SC8802 同时采用业界领先的 10V 驱动器电压，充分利用外置 功率管以达到最高的转换效率。 SC8802 采用电流模式控制升压，降压或者升降压，并可用外 SC8802 支持双向输出，通过 DIR 管脚即可轻松控制工作方向。  内置电感电流限流 它同时支持包括输入限流，输出限流，动态输入功率调节，内  可调节输入输出电流限流，双边输出短路保护 部最高电流限流，输出过压保护，短路保护以及过温保护等一  欠压过压保护  QFN-32 封装 系列保护功能以确保系统能适应各种异常情况。 SC8802 采用 32 脚 4x4 QFN 封装。 3 应用  移动电源  智能 USB 插座，USB HUB  USB PD  车载充电器  能量回收，工业仪器仪表等 4 器件信息 器件号 封装 封装尺寸 SC8802QDER 32 pin QFN 4mm x 4mm x 0.75mm Copyright © 2016, 上海南芯半导体科技有限公司 具体应用信息请联系 application@southchip.com SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 5 应用电路图 DIR = Low, 充电(charging) DIR = High, 反向放电(discharging) VBUS VBAT + LD1 PGND SW1 BT1 HD1 SNS1N SNS1P VCC VCC VBUS SW2 VCC SC8802 BT2 HD2 SNS2P 具体应用信息请联系 application@southchip.com FB2 COMP ILIM2 SNS2N ILIM1 CSEL FREQ ITUNE VCC LD2 CEb DIR PWM IPWM PG VINREG FB1 DT AGND VBAT Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 PGND SW1 LD1 BT1 HD1 VBUS SNS1P 管脚设置及功能简介 SNS1N /CE VCC DIR LD2 PWM SW2 HD2 PG PGND IPWM BT2 ITUNE VBAT FB2 COMP AGND FB1 ILIM1 SNS2N CSEL SNS2P DT FREQ VINREG ILIM2 6 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL SC8802 管脚 I/O 名称 编号 /CE 1 I DIR 2 I 功能描述 芯片使能。低电平有效。若上拉至高电平，芯片停止工作。 充放电模式设置。 当 DIR 为低电平时，SC8802 工作于充电模式 当 DIR 为高电平时，SC8802 工作于反向放电模式 可通过 20kHz 至 100kHz 的 PWM 信号动态调节 VBUS 输出电压，调节范围为设定值的 1/6 到 PWM 3 I 100%。仅放电模式有效。若不使用该动态调节功能，须将 PWM 管脚接 VCC 或其他逻辑高电平 。 需通过一个外部电阻上拉至逻辑高电平。 PG 4 O 当 DIR 为低，即充电模式时，PG 为充电截止信号：低电平表示正在充电，拉高表示充电截止。 当 DIR 为高，即反向放电模式时，PG 为输出电压指示信号：当 VBUS 输出电压在设定值的 90% 到 110%之间时，PG 拉高，否则，PG 为低。 IPWM 5 I 可从 IPWM 管脚输入频率范围为 20kHz 至 100kHz 的 PWM 信号来实现输入或输出电流的动态调 节，调节范围为设定值的 0%到 100%。此功能在充放电模式下均有效，但需配合 ITUNE 使用。 通过 ITUNE 管脚选择需要进行 IPWM 调节的限流对象。将 ITUNE 接到 ILIM1 电阻负端，可调节 ITUNE 6 IO VBUS 端电流限流值。如需动态调节 VBAT 端电流限流值，则将 ITUNE 接到 ILIM2 电阻负端。若 不需此功能，须将 ITUNE 管脚悬空。 在充电模式下，可通过 VINREG 管脚外部分压电阻设定 VBUS 最低工作电压，实现适配器自适应 VINREG 7 I DT 8 I 死区时间设置 功能。 CSEL 9 I 电池充电截止电压设置，充电模式下有效 FREQ 10 I 开关频率设置 ILIM1 11 I 连接电阻设置适配器端（VBUS 端）电流的限流值。需并联一个电容到地，典型值为 2.2nF。 Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. 具体应用信息请联系 application@southchip.com 3 SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL ILIM2 12 I 连接电阻设置电池（VBAT 端）电流的限流值。需并联一个电容到地，典型值为 2.2nF。若无需设 置限流值，则将 ILIM2 短接到地。 FB1 13 I AGND 14 IO 通过 FB1 管脚连接的外部分压电阻设定放电模式下 VBUS 端输出电压值 芯片的信号地 COMP 15 O 外接电阻电容网络对内部控制环路进行补偿。 FB2 16 I 若 CSEL 管脚短路到地，可通过 FB2 管脚连接的外部分压电阻设定充电截止电压。 SNS2N 17 I SNS2P 18 I VBAT 19 I 用于检测电流采样电阻两端差分电压。电流采样电阻需放置在功率管和 VBAT 电容之间，推荐值 5mΩ-20mΩ，典型值为 10mΩ。 用于检测电流采样电阻两端差分电压。电流采样电阻需放置在功率管和 VBAT 电容之间，推荐值 5mΩ-20mΩ，典型值为 10mΩ。 芯片电源输入，由内部选择器选择 VBUS 或者 VBAT 电压给内部电路供电。VBAT 管脚需连接至 VBAT 电压，并在紧靠芯片的位置连接 1uF 旁路电容到地。 BT2 20 PWR 在 BT2 和 SW2 管脚之间紧靠芯片的位置连接一个电容，为上管栅极驱动电路提供电压。 HD2 21 PWR 上管栅极驱动 2 SW2 22 PWR 连接电感和功率管 LD2 23 PWR 下管栅极驱动 2 VCC 24 O PGND 25 PWR 功率地 LD1 26 PWR 下管栅极驱动 1 SW1 27 PWR 连接电感和功率管 HD1 28 PWR 上管栅极驱动 1 BT1 29 PWR 在 BT1 和 SW1 管脚之间紧靠芯片的位置连接一个电容，为上管栅极驱动电路提供电压。 VBUS 30 I SNS1N 31 I SNS1P 32 I 散热焊盘 该管脚输出 VBUS 和 VBAT 中的最高电平为栅极驱动电路提供电压。若最高电平超过 10V，则 VCC 电压钳位在 10V。需在紧靠芯片的位置连接一个旁路电容到功率地，推荐 1uF。 芯片电源输入，由内部选择器选择 VBUS 或者 VBAT 电压给内部电路供电。VBUS 管脚需连接至 VBUS 电压，并在紧靠芯片的位置连接 1uF 旁路电容到地。 用于检测电流采样电阻两端差分电压。电流采样电阻需放置在功率管和 VBUS 电容之间，推荐值 2mΩ-20mΩ，典型值为 10mΩ。 用于检测电流采样电阻两端差分电压。电流采样电阻需放置在功率管和 VBUS 电容之间，推荐值 2mΩ-20mΩ，典型值为 10mΩ。 芯片底部散焊盘。连接到地。 具体应用信息请联系 application@southchip.com Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 7 7.1 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 电气规格 绝对最大耐压 在通风温度范围之内（除非另外标注）(1) 最小 最大 单位 -0.3 42 V -1 42 V VCC, PG, DIR, PWM, VINREG, IPWM -0.3 20 V FREQ, ITUNE, ILIM1, ILIM2, COMP, CSEL, DT, FB1, FB2 -0.3 5.5 V LD1, LD2 -0.3 12 V BT1, HD1 对 SW1 -0.3 12 V BT2, HD2 对 SW2 -0.3 12 V BT1, BT2 -0.3 50 V TJ 工作结温 -40 150 °C Tstg 储存温度 -65 150 °C VBUS, VBAT, SNS1P, SNS1N, SNS2P, SNS2N, /CE SW1, SW2 各引脚耐压值(2) (1) 超过所标注的最大耐压值可能造成器件永久损坏。长期处于绝对最大耐压可能造成器件可靠性问题。 (2) 所有电压值均为对地值。 7.2 静电等级 参数 ESD 等级(1) 定义 人体静电模型(HBM) (2) 带电器件放电模型 (CDM) (3) 最小 最大 单位 -2 2 kV -750 750 V (1) Electrostatic discharge (ESD) to measure device sensitivity and immunity to damage caused by assembly line electrostatic discharges into the device. (2) Level listed above is the passing level per ANSI, ESDA, and JEDEC JS-001. JEDEC document JEP155 states that 500-V HBM allows safe manufacturing with a standard ESD control process. (3) Level listed above is the passing level per EIA-JEDEC JESD22-C101. JEDEC document JEP157 states that 250-V CDM allows safe manufacturing with a standard ESD control process. 7.3 推荐操作条件范围 最小 最大 单位 VBUS VBUS 电压范围 2.7 36 V VBAT VBAT 电压范围 2 30 V Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. 具体应用信息请联系 application@southchip.com 5 SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL CBUS VBUS 端电容 30 µF CBAT VBAT 端电容 30 µF 电感值 2.2 10 µH 5 20 mΩ 工作频率 200 600 kHz PWM,IPWM 信号频率范围 20 100 kHz PWM,IPWM 信号占空比范围 0 100 % L RSNS1/2 fSW fPWM, fIPWM DPWM, DIPWM 电流采样电阻 TA 工作环境温度范围 -40 85 C TJ 工作结温范围 -40 125 C 具体应用信息请联系 application@southchip.com Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 7.4 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 电气性能 TJ= 25°C and VBUS = 12V, VBAT = 5V, RSS1 = RSS2 = 1kΩ unless otherwise noted. PARAMETER TEST CONDITIONS MIN TYP MAX UNIT 2.7 36 V DIR = High, as output voltage 2 36 V DIR = Low, as output voltage 1.5 30 V DIR = High, as input voltage 2.7 30 V 2.7 V SUPPLY VOLTAGE (VBUS, VBAT) VBUS Operating voltage VBAT Operating voltage VUVLO_VBUS VUVLO_VBAT IQ IQ_VBAT DIR = Low, as input voltage DIR = Low, rising edge 2.6 DIR = Low, hysteresis 160 DIR = High, rising edge 2.6 threshold DIR = High, hysteresis 160 Standby current into VBUS or /CE VBAT pin (whichever is higher) switching VBUS under-voltage lockout threshold VBAT under-voltage lockout Standby current into VBAT pin under EOC status Shutdown current into VBUS or ISD VBAT pin (which is higher) Shutdown current into VBUS or VBAT pin (which is lower) = low, controller non- 0.7 /CE = low, VBUS removed /CE = high 6 /CE = high mV 2.7 V mV 2 mA 15 μA 10 μA 2 μA VCC AND DIRVER VCC VCC clamp voltage IVCC_LIM VCC current limit RHVx_pu High side driver pull up resistor RHVx_pd RLVx_pu RLVx_pd High side driver VCC = 2V ~10V pull 9.4 10 10.6 V 50 75 100 mA down resistor Low side driver pull up resistor Low side driver pull down resistor 1.5 Ω 1 Ω 1.5 Ω 1 Ω ERROR AMPLIFIER VFB2_REF FB2 reference voltage 1.214 1.22 1.226 V VINREG_REF VINREG reference voltage 1.196 1.226 1.244 V VILIMx_REF ILIMx reference voltage 1.196 1.212 1.228 V VFB1_REF FB1 reference voltage 1.196 1.212 1.228 V Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. 具体应用信息请联系 application@southchip.com 7 SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL GmEA ROUT IBIAS(FBx) Error amplifier gm Error amplifier output resistance(1) FBx pin input bias current 0.16 mS 20 MΩ FBx in regulation 100 nA OUTPUT TARGET AND THRESHOLD VBAT_TRGT VBAT_TERM VBAT_RECH VTRK_CH IBAT_TRK Battery termination target Termination over VBAT_TRGT Recharge threshold over VBAT_TRGT 4.158 4.2 4.242 V RCSEL = 270 kΩ (±10%) 8.316 8.4 8.484 V RCSEL = open 12.474 12.6 12.726 V DIR = Low, rising edge 96.5% 98% 99.5% DIR = Low, falling edge 95.8% Trickle charge threshold over DIR = Low, rising edge VBAT_TRGT DIR = Low, hysteresis 5% DIR = Low 10% DIR = Low, falling edge 4% Battery trickle charge current, over ILIM2 set current Battery IBAT_TERM threshold RCSEL = 68 kΩ (±10%) current threshold, 64% 70% 76% termination over ILIM2 set current VOVP OVP threshold, over VBUS target DIR = high 105% 110% 115% IBUS_LIM RSNS1 ≥ 30 mV -10% 10% IBAT_LIM RSNS2 ≥ 30 mV -5% 5% IBUS_LIM RSNS1 ≥ 30 mV -5% 5% IBAT_LIM RSNS2 ≥ 30 mV -10% 10% CURRENT LIMIT ILIM1 current limit accuracy DIR = low ILIM2 current limit accuracy ILIMx DIR = low ILIM1 current limit accuracy DIR = high ILIM2 current limit accuracy DIR = high SWITCHING FREQUENCY fSW Switching frequency RFREQ = 0Ω 180 210 240 kHz RFREQ = 68kΩ (±10%) 360 410 460 kHz RFREQ = 270kΩ (±10%) 540 600 660 kHz INDICATION 具体应用信息请联系 application@southchip.com Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL tPG_deglitch PG signal deglitch time fsw = 200kHz 27 38.5 50 ms ISINK_PG PG sink current VPG = 0.4 V 3.6 4.1 4.6 mA DIR = High, high limit falling 110% edge (PG from low to high) DIR = High, high limit hysteresis VBUS_PG VBUS power good threshold 5% (PG from high to low) DIR = High, low limit rising edge 90% (PG from low to high) DIR = High, low limit hysteresis 5% (PG from high to low) LOGIC CONTROL /CE, DIR pin internal pull down resistor PWM pin internal pull down RPD resistor IPWM pin internal pull down resistor 1 MΩ 0.5 MΩ 1 MΩ /CE, DIR, PWM, IPWM input low VIL 0.4 voltage /CE, DIR PWM, IPWM input VIH 1.2 high voltage V V Soft Start tSS Internal soft-start time From /CE low to 90% VBUS 8 15 ms THERMAL SHUTDOWN Thermal TSD shutdown temperature(1) Thermal shutdown hysteresis(1) (1) 165 °C 15 °C Guarantee by design Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. 具体应用信息请联系 application@southchip.com 9 SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 表格 1 CSEL 电阻设定充电截止电压 8 功能描述 CSEL 电阻阻值 充电截止电压 SC8802 是四管同步升降压控制器，支持双向升降压工作， 68 kΩ 4.2V (1S battery) 并通过 DIR 管脚控制充放电模式。 270 kΩ 8.4V (2S battery) 当工作在充电模式时，SC8802 是充电控制器，不管适配器 开路 12.6V (3S battery) 电压比电池电压低还是高，SC8802 均可对电池进行充电， 0Ω 由 FB2 管脚分压电阻设定 并在升压充电和降压充电之间自动切换，平滑过渡。 SC8802 具有涓流，恒流，恒压，满充指示等充电管理功能。 充电电流可通过电阻进行设置，并支持动态调整。SC8802 也支持对不同适配器的自适应功能，可自动降低充电电流， 反馈回控制器。此时 FB2 管脚应浮空或接地。 SC8802 仅在启动时检测 CSEL 管脚阻值，启动后对 CSEL 防止适配器过载。 当工作在放电模式时，得益于四管同步升降压结构， SC8802 输出电压可高于，低于或等于电池电压。SC8802 自动进行升降压切换，平滑过渡，并可通过电阻设置输入输 出最大限流值。配合快充或 USB PD 协议芯片，可轻松实现 快充或 PD 方案。 8.1 通过 CSEL 管脚设定截止电压时，电池电压通过 VBAT 管脚 管脚阻值的更改仅会在下次启动时（VBUS 重新上电，或者 通过/CE 信号重新使能）生效。 方式二：通过 FB2 管脚分压电阻进行设置。 当 CSEL 管脚短路到地时，可通过 VBAT 到 FB2 管脚的分压 电阻网络来设置截止电压，例如 4.35V，8.7V 或其他任意 电压值。截止电压计算公式为 充电模式 VBAT = VFB2_REF× (1+ SC8802 充放电模式受 DIR 信号控制。 RUP ) RDOWN 当 DIR 输入为低电平时，SC8802 工作于充电模式，此时由 其中，VFB2_REF 为内部参考电压 1.22V，RUP 和 RDOWN 分别 适配器接口（VBUS 端）向电池（VBAT 端）充电，功率路 为 VBAT 到 FB2 管脚的外部分压电阻阻值。 径如下图所示。 8.1.2 DIR = Low, 充电(charging) VBUS 恒流充电电流设置 （ILIMx） SC8802 可以通过 ILIM1 和 ILIM2 管脚的电阻分别设置适 VBAT + 配器端（VBUS 端）充电电流和电池端（VBAT 端）充电电 VCC LD1 PGND BT1 SW1 HD1 SNS1N SNS1P 流。其对应关系如下表所示： LD2 SW2 VCC SC8802 BT2 HD2 控制管脚 SNS2P FB2 COMP ILIM2 VBAT ILIM1 图 1 SC8802 充电模式 8.1.1 设置对象 SNS2N ILIM1 CSEL CEb DIR PWM IPWM PG VINREG FB1 DT AGND FREQ ITUNE VCC 表格 2 充电电流设置 VCC VBUS ILIM2 充电截止电压设置（CSEL and FB1） 设置由 RSNS1 检测的适配器端（VBUS 端）充电电流（表示 为 IBUS_LIM） 设置由 RSNS2 检测的电池端（VBAT 端）充电电流（表示为 IBAT_LIM） SC8802 通过 RSNS1 和 RSNS2 分别检测 VBUS 端和 VBAT 端 在充电模式下，充电截止电压由两种方式进行设置： 充电电流，如下图所示： 方式一，通过 CSEL 管脚进行设置。SC8802 在启动时，会 检查 CSEL 管脚到地电阻的阻值以设定充电截止电压。阻值 和截止电压的对应关系如下表所示： 具体应用信息请联系 application@southchip.com Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 适配器端充电电流 R SNS1 VBUS 10 mΩ RSNS2 电池端充电电流 10 mΩ 若需要调整 RSNSx 的阻值，则对应的 RSSx/RSSx’阻值也需要 VBAT 进行调整。调整规则如下： + RSS2 1 kΩ RILIM1 CILIM1 RILIM2 10 nF 例如，若 RSNSx 为 20 mΩ，则 RSSx/RSSx’需设为 2 kΩ；若 RSNSx 为 5 mΩ，则 RSSx/RSSx’需设为 500 Ω，以此类推。 应用 SC8802 进行充电时，可同时设置 VBUS 端和 VBAT 端充电电流，SC8802 将对先达到设置值的那一端电流进行 ILIM2 SC8802 1 kΩ 47 pF ILIM1 SNS1P SNS1N 47 pF RSS2' CSS2 1 kΩ SNS2N RSS1' CSS1 1 kΩ SNS2P RSS1 RSSx 10 mΩ = RSNSx 1 kΩ 恒流控制。例如，若适配器端充电电流优先达到 IBUS_LIM CILIM2 10 nF 的设置值（例如 3A），则适配器端电流会恒定在 3A；反之， 若电池端充电电流优先达到 IBAT_LIM 设置值（例如 6A）， 则电池端充电电流会恒定在 6A，此时适配器端充电电流会 图 2 充电电流采样电路 RSNSx 表示功率路径上的电流采样电阻（x 代表 1 或 2），当 电流流经时，电阻两端产生电压差。RSSx 和 RSSx’将产生的 差分电压反馈回 SC8802 以此获取电流信息。CSSx 滤波电容 用于滤除差分噪声，典型值为 47pF。 ILIMx 管脚用于设置 RSNSx 对应的充电电流，需连接 RILIMx 低于 VBUS 端电流设定值。 若不需要限定 VBUS 端充电电流，可将 ILIM1 管脚直接短 路到地。此时，SC8802 对 VBUS 电流不做限流控制，直接 以 VBAT 端充电电流设置进行恒流充电。 在充电模式下，必须通过 ILIM2 管脚设置 VBAT 端充电电 流，否则会影响充电截止判定。 电阻，且需并联电容 CILIMx 到地，典型值为 10nF。 8.1.3 通过 ILIMx 管脚电阻设置充电电流的具体公式为： 通过 IPWM 和 ITUNE 管脚的设置，SC8802 可实现对充电 VLIM_REF RSS1 IBUS_LIM = × RILIM1 RSNS1 IBAT_LIM = VLIM_REF RSS2 × RILIM2 RSNS2 充电电流动态调整（IPWM） 电流的灵活调整。 从 IPWM 管脚输入频率范围为 20kHz~100kHz 的 PWM 信号，可通过占空比来调整充电电流，调节范围为充电电流 设定值的 0%到 100%，电流大小与占空比成正比，可表示 如下： 其中， ILIMx =ILIMx_SET ×D VLIM_REF 为内部参考电压 1.21V； 其中， ILIMx_SET 为 ILIMx 管脚设定的充电电流，D 为 IPWM RILIMx 为 ILIMx 到地电阻； 信号的占空比，ILIMx 为调整后的充电电流。 RSNSx 为电流采样电阻； ITUNE 管脚用于选择需要调节的充电电流对象。例如，若 RSSx 为采样电阻两端到 SC8802 管脚（SNSxP，SNSxN） 走线上的串联电阻。 需要对 VBUS 端充电电流进行动态调制，则需要将 ILIM1 电阻负端连接到 ITUNE；若需要对 VBAT 端充电电流进行 动态调整，则将 ILIM2 电阻负端接到 ITUNE，如下图所示： 电流采样电路的注意事项如下： 1) RSNSx 需连接在 MOS 管和输入/输出电容之间 2) RSS1/RSS1’为一对电阻对，阻值需相等，同理， RSS2/RSS2’也需相等，典型值为 1 kΩ Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. 具体应用信息请联系 application@southchip.com 11 SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL VBUS 最低工作电压的计算公式为 IPWM VBUS_min = VINREG_REF× (1+ SC8802 ILIM1 ILIM2 ITUNE CILIM1 RILIM1 RILIM2 其中，VINREG_REF 为内部参考电压 1.226V。RUP 和 RDOWN 分 别为 VINREG 连接的外部分压电阻值。 CILIM2 仅当 VBUS 超过 VBUS_min 的设定值，SC8802 才会开始充电 10 nF 10~22 nF RUP ) RDOWN 操作。该功能仅在充电模式下有效。若无需此功能，可将 a. IPWM控制VBUS端充电电流，ILIM1 = ILIM1_set x D，如上图所示 VINREG 管脚连接至 VCC。 8.2 充电曲线 IPWM 当 DIR 拉低时，SC8802 工作在充电模式下，具有充电管理 SC8802 ILIM1 ILIM2 ITUNE RILIM1 CILIM1 RILIM2 10 nF 功能，支持涓流，恒流，恒压和满充指示管理。 典型的充电曲线如下图所示。 CILIM2 10~22 nF 充电截止电压 重新充电门限 恒流充电/ 快充电流 b. IPWM控制VBAT端充电电流，ILIM2 = ILIM2_set x D，如上图所示 图 3 IPWM 动态调节充电电流线路图 快充门限电压 PG信号 满充指示 涓流充电电流 充电截止电流 IPWM 动态调整充电电流的注意事项如下： 1) 涓流充电 当输入 IPWM 信号为持续高电平时，即 100%占空比 受 IPWM 信号调节的 ILIMx 管脚仍需要接一个电容到 地，推荐范围为 10nF~22nF。IPWM 频率越低，电容 3) 4) 恒压充电 满充 重新 充电 图 4 SC8802 充电曲线 时，充电电流为 ILIMx 设置值； 2) 恒流快速充电 8.2.1 涓流充电 当 SC8802 检测到电池电压 VBAT 低于快充门限电压时， 容值越大，例如，20kHz 对应 22nF 电容。 将对电池进行涓流充电。快充门限电压为充电截止电压的 若不需要此动态调节功能，须将 ILIMx 的电阻接地， 70%。 同时将 IPWM 和 ITUNE 管脚悬空即可 在涓流充电阶段，SC8802 将自动把电池端充电电流下调为 若 ITUNE 已接至 ILIMx 的电阻负端，则禁止将 IPWM VBAT 充电电流设置值的 10%。例如，VBAT 端充电电流设 接地或悬空，否则芯片无法正常工作。 置为 6A，则在涓流充电阶段，电池充电电流将自动降为 8.1.4 0.6A。当电池电压超过快充门限电压后，SC8802 将恢复 VBAT 端电流设置值，进入到恒流充电阶段 充电自适应功能（VINREG） SC8802 支持充电自适应功能。通过 VINREG 管脚，可设置 VBUS 端最低工作电压。当 VBUS 降低至最低工作电压时， 充电电流将自动减小。通过该功能，即使前端插入的适配器 电流能力小于 SC8802 的充电电流设置值，SC8802 也会自 动减小电流以适应适配器，防止将适配器过载而无法正常充 8.2.2 恒流快充充电 当 SC8802 检测电池电压 VBAT 高于快充门限电压时，将 对电池进行恒流快速充电。在恒流快速充电阶段，充电电流 受 ILIMx 管脚控制，具体可参考恒流充电电流设置章节。 电，并将 VBUS 电压维持在最低工作电压。 具体应用信息请联系 application@southchip.com Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 8.2.3 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 恒压充电 口（VBUS 端）放电，VBUS 为放电输出端。功率路径如下 当 SC8802 检测到电池电压 VBAT 达到截止电压设置值的 图所示。 98%时，将进入到恒压充电阶段。在这个阶段，SC8802 将 DIR = High, 反向放电(discharging) 稳定电池电压，充电电流会自动持续减小，直至充电截止。 VBUS VBAT + VCC LD1 PGND BT1 SW1 VCC SC8802 BT2 HD2 SNS2P FB2 COMP SNS2N ILIM2 通过 RSNS2 检测到的 VBAT 端充电电流小于 ILIM2 电 SW2 ILIM1 2) LD2 CEb DIR PWM IPWM PG VINREG FB1 DT AGND CSEL VCC 电池电压高于充电截止电压设置值的 98% VCC VBUS 和，充电截止： 1) HD1 当 SC8802 检测到以下两个条件同时满足时，即判定电池饱 SNS1N SNS1P 充电截止/满充指示 （PG） FREQ ITUNE 8.2.4 VBAT 流设置值的 1/25 图 6 SC8802 反向放电模式 当充电截止后，SC8802 将关断 VCC 电压，自动进入低功 耗模式，从而减少从电池端消耗的电流。 8.3.1 SC8802 通过 PG 管脚对充电状态进行指示。PG 管脚内部 放电模式下，VBUS 放电电压通过分压电阻反馈至 FB1 管脚， 是开漏结构，需通过外部上拉电阻接到高电平。 可通过分压电阻设定 VBUS 输出电压值，具体公式为 VDD VBUS = VFB1_REF× (1+ RUP PG to MCU SC8802 VBUS 放电电压设置 （FB1） RUP ) RDOWN 其中， VFB1_REF 为内部电压参考值 1.21V，RUP 和 RDOWN 分 别为 FB1 连接到 VBUS 的外部分压电阻值。 SC8802 可配合快充或 PD 协议芯片使用，通过协议芯片改 图 5 PG 管脚通过外部电阻上拉至高电平 在充电状态下，PG 输出低电平；判定充电截止后，PG 管 脚输出高阻，通过上拉电阻输出高电平，指示满充状态。 若 MCU 不需要检测 PG 指示信号，可将 PG 管脚悬空，不 变 FB1 分压比实现对放电电压的动态调整。 8.3.2 VBUS 放电电压动态调整（PWM） 放电模式下，SC8802 支持不同方式灵活调整 VBUS 输出电 压。除了通过改变 FB1 分压比的方式，还可通过 PWM 信 需要上拉至高电平。 号对 VBUS 电压进行动态调整。 8.2.5 固 定 FB1 分 压 电 阻 不 变 ， 向 PWM 管 脚 输 入 频 率 为 重新充电 当 SC8802 检测到电池电压从满充状态下降到充电截止电压 设置值的 95%时，将自动唤醒，重新进入到恒流快速充电 10kHz~100kHz 的 PWM 信 号 ， VBUS 输 出 电 压 即 受 PWM 信号占空比 D 控制。VBUS 输出电压表示为 1 5 VBUS = VBUS_SET×( + ×D) 6 6 阶段。在这个阶段，VCC 电压开启，PG 信号拉低，指示充 电状态。 8.3 反向放电模式 当 DIR 输入信号为高电平时，SC8802 工作在反向放电工作 其中，VBUS_SET 为输出电压，由 FB1 分压电阻设定，D 为 PWM 信号的占空比。VBUS 输出电压和占空比 D 的关 系可表示为下图 模式。 在反向放电模式下，由电池（VBAT 端）向适配器/USB 接 Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. 具体应用信息请联系 application@southchip.com 13 SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL VBUS IBUS_LIM = VLIM_REF RSS1 × RILIM1 RSNS1 IBAT_LIM = VLIM_REF RSS2 × RILIM2 RSNS2 VBUS_SET RSNSx 和 RSSx 等设置请参考 8.1.2 恒流充电电流设置 （ILIMx）章节。 1/6*VBUS_SET D 0 100% 限流设置注意事项： 图 7 VBUS 输出电压 vs PWM 信号占空比 1) ILIMx 管脚设置的限流值在充放电模式下均起作用： 充电模式下为充电电流，放电模式下为最大放电电流 PWM 动态调整 VBUS 电压的注意事项如下： 5) 2) 当输入 PWM 信号为持续高电平时，即 100%占空比 若实际应用要求充放电模式下限流值不同，可参考图 9 的电路进行调整： 时，输出电压为 FB1 分压电阻设定的值； 6) 当输入 PWM 信号为持续低电平时，即 0%占空比时， 输出电压为 FB1 设定值的 1/6； 若将 PWM 管脚悬空，由于芯片内部有弱下拉电路， ILIMx 7) SC8802 VBUS 输出电压也只有设定值的 1/6； 8) R2 PWM 动态调节功能仅在放电模式下有效 DIR 8.3.3 R1 CILIM2 放电限流设置（ILIMx） 放电模式下，VBUS 端和 VBAT 端放电电流仍然通过 RSNS1 图 9 通过 DIR 信号调整限流值 和 RSNS2 进行检测，如下图所示： 8.3.4 VBUS端放电电流 VBUS RSNS1 RSNS2 电池端放电电流 10 mΩ 10 mΩ VBAT + 放电限流值动态调整 （IPWM） 类似充电模式下 IPWM 管脚对充电电流的动态调整，在放 电模式下，仍可利用 IPWM 管脚对放电限流值做动态调整。 从 IPWM 管脚输入频率范围为 20kHz~100kHz 的 PWM RSS2 1 kΩ RILIM1 SNS1N 流设定值的 0%到 100%，电流大小与占空比成正比，可表 1 kΩ 47 pF 示如下： ILIMx =ILIMx_SET ×D ILIM2 ILIM1 SNS1P SC8802 信号，可通过占空比来调整电流限流值，调节范围为充电电 RSS2' CSS2 1 kΩ 47 pF SNS2N RSS1' CSS1 1 kΩ SNS2P RSS1 CILIM1 RILIM2 10 nF 其中， ILIMx_SET 为 ILIMx 管脚设定的充电电流，D 为 IPWM 信号的占空比，ILIMx 为调整后的充电电流。 CILIM2 10 nF 注意事项参考 8.1.3 见上方 8.1.3 充电电流动态调整（ IPWM）章节。 图 8 放电电流采样电路 SC8802 支持放电限流功能，通过 ILIM1 和 ILIM2 管脚可 8.3.5 以分别对 VBUS 端和电池端放电限流进行设置，限流公式为： 当 SC8802 工作在放电模式下，PG 信号对放电电压状态进 具体应用信息请联系 application@southchip.com 放电电压 POWER GOOD 指示（PG） Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 行指示。 80ns 开路 当 VBUS 输出电压在设置值的 90%~110%范围内，PG 管 DT 电阻阻值精度在±10%即可。DT 不支持动态调节，对阻 脚输出高阻，通过上拉电阻输出高电平，表示输出电压正常。 值的更改会在下次启动时生效 若 VBUS 输出电压在该范围以外，PG 管脚输出低电平。 若不需要该指示，可将 PG 管脚悬空。 8.3.6 动停止工作，直到 FB1 信号恢复到 110%范围内。 VCC 驱动电压 SC8802 驱动电压 VCC 由内部电路产生。VCC 取 VBUS 和 MOS 管下管 Q2 和 Q3 的驱动信号 LDx 直接取自 VCC； MOS 管上管 Q1 和 Q4 的驱动信号 HDx 则由从 VCC 到 使能控制（/CE） 通过/CE 信号控制 SC8802 的启动。当/CE 输入低电平，启 动 SC8802；当/CE 输入高电平，SC8802 停止工作。 8.4.2 8.4.5 VBAT 的最高电压，若超过 10V，则钳位在 10V。 其他信号 8.4.1 阻调整 MOS 管开启关闭速度，可相应调整死区时间防止上 下管同时导通。 过压保护功能 当 SC8802 检测到 FB1 信号超过 VFB1_REF 的 110%时，会自 8.4 若驱动大功率 MOS 管（Ciss 参数较大）或者通过驱动电电 BTx 的二极管，以及 BTx 管脚和 SWx 管脚所接的电容构成 的自举电路产生。 8.4.6 充放电模式控制（DIR） 通过 DIR 信号来选择充放电模式。当 DIR 输入低电平， SC8802 工作在充电模式；当 DIR 输入高电平，SC8802 工 环路补偿（COMP） COMP 管脚用于设置环路补偿，典型值如下图所示。经验 证可满足大部分应用需求，无需更改设置。 作在反向放电模式 开关频率设置（FREQ） SC8802 通过 FREQ 管脚到地电阻可以设置三档不同的开关频率。具 体设置如下： FREQ 电阻 开关频率 fsw 0Ω 200kHz 68kΩ（±10%） 400kHz 开路 600kHz FREQ 电阻阻值精度在±10%即可。FREQ 不支持动态调节， COMP 8.4.3 4.99k 47nF 图 10 环路补偿设置 对阻值的更改会在下次启动时生效 8.4.4 死区时间设置（DT） 通过 DT 管脚到地电阻可以设置四档不同的死区时间。具体 设置如下： DT 电阻 死区时间 0Ω 20ns 68kΩ（±10%） 40ns 270kΩ（±10%） 60ns Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. 具体应用信息请联系 application@southchip.com 15 SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 9 电阻功率可粗略估算为 P = I2R，其中 I 是流过电阻的最大 应用注意事项 9.1 电流值。电阻功率等级应比功率估算值高。 输入输出电容 电阻阻值会随温度升高而变大，温度系数决定了阻值随温度 SC8802 的开关工作频率范围在 200 kHz ~ 600 kHz。因为 的变化程度。若对限流值精度要求高，则尽量选用温度系数 MLCC 陶瓷电容高频特性好，ESR 小，因此推荐选用 X5R 小的电阻。 或者 X7R 电容，标称容值在 60 μF 以上，电容耐压应高于 最高操作电压，并留有裕量。例如，若操作电压最高值为 9.4 MOS 管 12V，至少须选用 16V 电容，为保证性能，推荐选用 25V SC8802 是四管同步升降压控制器，须选用 4 个 NMOS 作 电容。 为功率管组成开关电路。 可应用大容量电解电容/固态电容用以稳定输入/输出电压， MOS 管的 VDS 耐压必须高于最高操作电压，并留有足够裕 电容耐压应超过最高操作电压。应用固态电容后，应再并联 量（建议 10V 以上）。例如，若操作电压最高为 20V，则 至少 1 μF 陶瓷电容。若应用电解电容，则须使用更多 须选用 30V VDS 耐压的 MOS；若电压高至 24V，则须选 MLCC 陶瓷电容。例如，若所加电解电容为 47 μF，可将陶 择 40V 耐压。 瓷电容有效容值可减小至 30 μF 到 40 μF 左右。若进一步 增大电解电容，也应保证陶瓷电容最小不低于 20 μF。 9.2 到 10V。所以选择 MOS 管的 VGS 耐压应至少高于±10V。 考虑到在开关过程中，由于 PCB 寄生参数影响，驱动电压 电感 为保证 SC8802 环路稳定性，电感感值须在 2.2 μH ~ 10 μH 范围内。 高感值（4.7 μH ~ 10 μH）适用于输入输出电压压差较大 的应用，例如，5V 转 20V；低感值（2.2 μH）适用于输入 输出电压较接近，但电流很大的应用。通常典型值建议为 3.3 μH，再根据实际应用调整感值优化效率等性能。 会有瞬态尖峰高于 VCC 电压，建议选用 VGS 耐压为±20V 的 MOS 管以留有足够裕量。 MOS 管的电流 ID 应高于最高输入输出电流，并留有裕量。 为保证在较高环境温度时仍有足够电流能力，需参考 TA = 70°C 或 TC = 100°C 的电流参数。除此之外，还可参考最 大耗散功率 PD 参数，该值越大越好。应保证 MOS 管工作 时的功耗小于 PD 值。 电感的 DCR 参数会影响开关电源的导通损耗，一般推荐 10 mΩ 左右。若处理功率较小，也可选用 DCR 较高的电感。 但大电流应用，例如导通电流在 10A 左右，则应尽量选用 DCR 小的电感，因为即使 10 mΩ DCR 也会产生 1W 的导 通损耗。 MOS 管的 RDS（ON）和输入电容 Ciss 会直接影响效率。通常 MOS 管的 RDS（ON）越小， Ciss 越大。RDS（ON）会产生导通 损耗， RDS（ON）越大，损耗越大，效率越低，温升也越大； 而 Ciss 会影响 MOS 管的开关时间，产生开关损耗，同等驱 动能力下，Ciss 越大，开通及关断时间就越慢，开关损耗也 电感的饱和电流 Isat 应高于输入输出最大电流并留有裕量。 9.3 若应用中输入输出最高电压超过 10V，则驱动电路电压会达 就越大，效率越低。所以在选择 MOS 管时，应在 RDS（ON） 和 Ciss 两个参数间折中。 电流采样电阻 通常，在功率小于等于 20W~30W 的应用中，建议选择 电流采样电阻 RSNS1 和 RSNS2 推荐范围为 5 mΩ ~ 20 mΩ。 RDS（ON）在 10 mΩ 左右，Ciss 小于 1000pF 的 MOS 管， 阻值越大，限流精度越高，但相应导通损耗越大。典型值推 Ciss 越小越好。若功率增大，可考虑选择 RDS（ON） 更小的 荐 10 mΩ。可根据实际应用对限流精度和效率的要求做相 MOS 管，Ciss 须尽量控制在 2000 pF 以内，最大不建议超 应调整。若调整了 RSNSx 阻值，则其对应的 RSSx 也须调整。 过 3000 pF。 具体设置请参考 8.1.2 恒流充电电流设置 （ILIMx）章节。 若 Ciss 越大，MOS 管开通及关断时间就越慢，需通过 DT 在选用电流采样电阻时，还需注意电阻的功率和温度系数等 管脚调整死区时间，以防止上下管同时导通。 参数性能。 具体应用信息请联系 application@southchip.com Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 9.5 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 驱动电阻和 SWx 吸收电路 Q1 Q4 0R 为方便在 EMI 测试时调整 MOS 管开关速度和开关尖峰， 0R HD1 HD2 建议在驱动管脚（LD1，LD2，HD1，HD2）到 MOS 管栅 极的走线上各预留一个 0603 的串联电阻，并且在 SW1 和 Q2 0R SW2 管脚各预留一个 RC（0603）吸收电路（如下图所示） LD1 NC NC NC NC Q3 0R LD2 。 驱动电阻应放置在靠近 MOS 管栅极的位置。可以先放置 0 图 11 驱动电阻和 SWx 吸收电路 Ω 电阻，实际调试时不建议超过 10 Ω。在增大驱动电阻后， 需注意检查上下管导通的死区时间是否足够，并对死区时间 RC 吸收电路主要用于调整 SWx 看到的尖峰。建议先将吸 进行相应调整。 收电路 NC。 Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. 具体应用信息请联系 application@southchip.com 17 SC8802 DATASHEET 上海南芯半导体科技有限公司 SOUTHCHIP CONFIDENTIAL 封装信息 QFN32L(0404x0.75-0.40) 具体应用信息请联系 application@southchip.com Copyright © 2016, Southchip Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd.