DSC-CN3056.PDF

CN3056的充電程式


CN3056采用鋰二次電池標(biāo)準(zhǔn)充電模式（預(yù)充電模式、恒流充電模式、恒壓充電模式），具體充電過(guò)程是：若充電電池的電壓低于3V，則充電器用小電流預(yù)充電模式對(duì)電池充電；當(dāng)電池電壓升到3V，充電器按設(shè)定的恒流充電模式充電；電池電壓較快地上升，當(dāng)電池電壓接近終止充電電壓4.2V時(shí)，恒流充電模式自動(dòng)轉(zhuǎn)換成恒壓（4.2V）模式充電；此時(shí)，電池電壓上升甚小，充電電流下降；當(dāng)充電電流減小到10%恒流充電電流時(shí)，終止充電，充電結(jié)束。


若充電電池在充電時(shí)電壓大于3V，則沒有預(yù)充電模式，直接進(jìn)入恒流充電模式。


采用小電流預(yù)充電是針對(duì)放電電池設(shè)計(jì)的。鋰離子電池或鋰聚合物電池的額定電壓3.6V或3.7V，終止充電電壓是4.1V或4.2V（目前大部分電池的終止充電電壓是4.2V），終止放電電壓2.7V。如果電池低于2.7V還在放電，則稱為過(guò)放電。若過(guò)放電的電池直接用大電流充電，電池會(huì)受損害，所以采用小電流預(yù)充電。

特點(diǎn)


CN3056組成充電器具有如下的特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、外圍元器件少、印制板面積小，有可能將充電器做在產(chǎn)品中；成本低；組成單獨(dú)的充電器體積小、重量輕，便于攜帶；終止充電電壓精度±1%，滿足電池的要求；恒流充電的電流可由一外設(shè)電阻RISET設(shè)定，最大恒流充電電流可達(dá)1A；內(nèi)部有檢測(cè)充電電池溫度的電路，若充電電池溫度過(guò)低（<0℃）或過(guò)高（>45℃）時(shí)，充電器有故障信號(hào)輸出（LED亮），并暫停充電；充電器有充電狀態(tài)指示，正常充電時(shí)LED亮，充電結(jié)束時(shí)LED滅；充電器內(nèi)部有檢測(cè)充電電池的電壓及電流的電路，按充電模式自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，安全可靠；內(nèi)部有功率管理電路，當(dāng)芯片的結(jié)溫超過(guò)115℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)降低充電電流，防止過(guò)熱，用戶可不用擔(dān)心芯片過(guò)熱而損壞；內(nèi)部有輸入電源過(guò)低檢測(cè)電路，當(dāng)電源電壓低于4.03V閾值電壓時(shí)，實(shí)現(xiàn)低壓鎖存，充電器關(guān)斷，充電被禁止；在充電過(guò)程中，若電源掉電或低于低電壓閾值電壓，充電器進(jìn)入睡眠模式，電池耗電小于3μA；在充電結(jié)束后，若電池電壓低于4.1V時(shí)，充電器會(huì)自動(dòng)再充電；芯片有使能端（CE），高電平有效，若此端加低電平，則充電器即使上電也不工作；采用小尺寸、散熱效果好的10引腳DFN封裝（3mm×3mm×0.9mm）；工作溫度范圍-40～85℃；無(wú)鉛封裝。

引腳排列與功能


CN3056的引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所示。



圖1 CN3056引腳排列圖



主要參數(shù)


CN3056的主要參數(shù)：電源輸入電壓范圍為4.35～6V；靜態(tài)工作電流：CE接VIN時(shí)為650μA，CE接GND時(shí)為4μA；電源低電壓閾值為4.03V；預(yù)充電電流為10%恒流電電流；預(yù)充電閾值電壓3.0V；在恒壓充電模式時(shí)，充電電流降到10%恒流充電時(shí)終止充電；當(dāng)VIN-VBAT≤40mV時(shí)為睡眠模式，而在VIN-VBAT≥90mV時(shí)睡眠模式解除，在睡眠模式時(shí)IBAT<3μA；使能端（CE）的高電平≥2V，低電平≤0.75V。



圖2 CN3056的簡(jiǎn)單應(yīng)用電路

典型應(yīng)用電路


CN3056的典型應(yīng)用電路如圖3所示。C1、C2是輸入、輸出電容器，LED1是故障指示燈、LED2是充電狀態(tài)指示燈，RISET是恒流充電設(shè)定電阻，R1、R2是電池溫度檢測(cè)有關(guān)的電阻，Rt是電池組中的NTC熱敏電阻（溫度傳感器）。在C2中串入0.3Ω組成RC電路可使電路穩(wěn)定，并可減小上電時(shí)的瞬態(tài)電流。在LED1、LED2電路中串入的R5、R4是限流電阻。



圖3 CN3056的典型應(yīng)用


在圖3的電路中主要要介紹的是RISET的阻值如計(jì)算及電池溫度檢測(cè)電路中的R1、R2的計(jì)算。


1 RISET阻值的計(jì)算


在充電器電路設(shè)計(jì)中，首先要設(shè)定充電率，根據(jù)電池的容量及充電率可確定出充電電流ICH。充電率一般在（0.5～1）C范圍（C是電池的容量）。例如，電池的容量為1000mAh,若充電率選0.5C，則充電電流ICH=500mA；若充電率選1C，則充電電池ICH=1000mA。


RISET與充電電流ICH的關(guān)系為：RISET=1800/ICH


ICH的單位用A，則RISET的單位為Ω。例如，ICH設(shè)定為1A,RISET =1.8kΩ。為使充電電流穩(wěn)定，建議采用1%精度的金屬膜電阻。


2 R1、R2的計(jì)算


充電時(shí)，電池的溫度對(duì)充電有一定的影響，充電電池的溫度要求在0～45℃范圍內(nèi)（最好在15～20℃條件下充電）。在充電過(guò)程中有電化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生熱量使電池溫度升高。若充電電流過(guò)大，溫升過(guò)高還會(huì)有危險(xiǎn)（電池中有保護(hù)裝置或保護(hù)電路），所以在充電器電路中設(shè)有溫度檢測(cè)電路，若電池溫度超過(guò)要求范圍，停止充電。


電池組中的NTC熱敏電阻一般采用10kΩ（25℃時(shí)的阻值）。在低溫TL=0℃時(shí)，其阻值為RTL；在高溫TH=45℃時(shí)，其阻值為RTH，查資料可得RTL、RTH值，可按下式計(jì)算出R1、R2值。


R1=RTLRTH(k2-k1)/(RTL-RTH)k1k2 （1）


R2=RTLRTH(k2-k1)/RTL(k1-k1k2)- RTH(k2-k1k2) （2）


式中,k1、k2是系數(shù)，k1=0.45，k2=0.8。例如，若電池組中采用Betatherm公司型號(hào)為10K3A1A的10kΩNTC熱敏電阻，從該型號(hào)的資料上可查得：在0℃時(shí)，RTL=32.65kΩ,在45℃時(shí)，RTH=4.36kΩ。代入上述公式可求出R1=4.89kΩ，R2=48.84kΩ。按電阻標(biāo)準(zhǔn)E96系列取標(biāo)準(zhǔn)阻值，R1=4.87kΩ，R2=48.7kΩ。


有一些鋰離子電池或鋰聚合物單節(jié)電池內(nèi)沒有NTC熱敏電阻，如果采用充電率小于1C，在20℃±5℃條件下充電，可不用測(cè)溫，電路可簡(jiǎn)化，如圖4所示。在圖4中，TEMP接地，F(xiàn)AULT接地。



圖4 不帶測(cè)溫功能的充電電路


在圖3、圖4中，C1、C2可采用小尺寸多層陶瓷電容。

其他充電器電路


1 采用UBS端口或交流適配器充電的電路


一種采用USB端口或交流適配器作電源的充電器電路如圖5所示。如果兩種電源都接上，則交流適配器有優(yōu)先權(quán)，它會(huì)自動(dòng)切斷USB端口，由交流適配器供電。在USB端口供電時(shí)，若加上適配器電源，則電流由適配器經(jīng)P-MOSFET的柵極G、1kΩ電阻到地，使-VGS≈0.5V（肖特基二極管D1的正向壓降），P-MOSFET截止，USB端口停止供電。


這里P-MOSFET的接法是使漏極電流從D流向S的。所以這樣接法是防止在適配器供電時(shí)，適配器的電壓往P-MOSFET內(nèi)部的二極管流向USB端口。在USB供電時(shí)，P-MOSFET導(dǎo)通，充電電流還是經(jīng)過(guò)P-MOSFET供充電器，而不是經(jīng)P-MOSFET內(nèi)部二極管供充電器。這是因?yàn)閂DS(on)×ID≤0.7V二極管的正向壓降。


這里要提出注意的是，目前USB端口能輸出的最大電流是500mA。所以無(wú)論是單獨(dú)用USB端口供電或用圖5電路供電，充電器的充電電流必須小于500mA。



圖5 采用USB端口的充電電路


2 充電電流可選擇的充電器電路


一種充電電流大小可選擇的通用充電器電路如圖6所示。只要改變RISET的值就可以改變充電電流ICH，即改變充電率。根據(jù)不同的電池容量，按0.5～1C的充電率來(lái)選擇。例如，用轉(zhuǎn)換開關(guān)K（單刀三擲開關(guān)）分別使ISET與RISET1、RISET2、RISET3連接，則有三種不同的充電電流。若RISET1=6kΩ、RISET2=3.6kΩ、RISET3=1.8kΩ，則分別可獲得ICH=300mA、ICH=500mA、ICH=1000mA的充電電流。


如果要增加充電電流的擋數(shù)，增加轉(zhuǎn)換開關(guān)的擋數(shù)。這種通用充電器可適用幾百毫安時(shí)的鋰二次電池到2000mAh的鋰二次電池充電用。



圖6 充電電流可選擇的充電器電路


應(yīng)用中注意事項(xiàng)


1 印制板的散熱設(shè)計(jì)


由于充電器芯片是個(gè)功率器件，工作時(shí)會(huì)發(fā)熱產(chǎn)生較高的溫度，需要有足夠的印制板敷銅板面積作散熱用（敷銅板的面積與充電電流大小及輸入電壓大小有關(guān)）。CN3506的底面散熱墊必須與大面各的地線焊接，以保證良好的散熱。另外，VIN端4、5引腳及BAT端6、7引腳必須焊接在一起并用較粗的走線（利用走線散熱）。在芯片四周合適地方設(shè)一些通孔有利于空氣流通能提高散熱效果（充電器外殼的適當(dāng)位置開一些散熱孔）。


2 元件與芯片的安裝位置


RISET盡可能靠近芯片的第2引腳以減小寄生電容；輸入電容C1及輸出電容C2盡可能靠近VIN及BAT端焊接；若充電電池中有NCT熱敏電阻，則電池要盡量遠(yuǎn)離CN3056芯片，以防止溫度高的芯片影響NTC的溫度測(cè)量，造成錯(cuò)誤的故障信號(hào)發(fā)生。


3 USB端口輸出5V/500mA，所以要利用USB端口充電，則ICH一定要小于500mA。


4 交流適配器的輸出功率一般5～6W（輸出電壓5V，輸出最大電流1～ 1.2A。為使充電器工作安全、穩(wěn)定，交流適配器輸出應(yīng)穩(wěn)壓。）



樣品申請(qǐng)：hpwang@szqinchuang.com 13728787673