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概述TP4201X是一款專為移動電源設(shè)計(jì)的單芯片解決方案,內(nèi)部集成了充電管理模塊、放電管理模塊、電量檢測及LED指示模塊.TP4201X內(nèi)置充電和放電功率MOS，充電電流可以設(shè)定，最大充電電流和最大放電電流均為1.2A.TP4201X內(nèi)部集成了恒溫充電工作模式、過溫保護(hù)、過充與過放保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸出重載保護(hù)、輸出短路保護(hù)等幾乎所有安全保護(hù)功能以保證芯片和鋰離子電池的安全,同時TP4201X應(yīng)用電路簡單,只需很少元件便可實(shí)現(xiàn)充電管理與放電管理。TP4201X中的X可以為A、B或C；TP4201A為3檔電量指示，TP4201B為4檔電量指示，TP4201C為5檔電量指示。特點(diǎn).內(nèi)置充電、放電功率MOS，無需外加.輸入電壓:4.3V~5.5V.充電電流:最大1.2A.輸出電流：最大1.2A.輸出電壓:5V.BAT放電終止電壓:3.0V.可選3/4/5檔電池電量指示以及充、放電狀態(tài)指示.預(yù)設(shè)4.2V/4.35V充電電壓，精度達(dá)±1%.集成充電管理與放電管理.智能溫度控制與過溫保護(hù).集成輸出過壓保護(hù)、短路保護(hù).集成過充與過放保護(hù).支持涓流模式以及零電壓充電.支持手電筒功能,最大輸出100mA.最高達(dá)90%的放電效率.封裝形式：ESOP16L(帶散熱片)應(yīng)用.手機(jī)、平板電腦、GPS等的移動電源典型應(yīng)用電路TP4201A/TP4201B/TP4201C移動電源單芯片解決方案Ver1.62管腳ESOP16L管腳描述管腳號管腳名稱描述1BAT鋰離子電池正極2SW升壓電路功率NMOS漏端3PGND功率地4AGND信號地5LED1PMOS漏極輸出電量指示端，外接電量指示LED燈到AGND6LED2/NCPMOS漏極輸出電量指示端，外接電量指示LED燈到AGND；對于TP4201A,此引腳懸空7LED3PMOS漏極輸出電量指示端，外接電量指示LED燈到AGND8LED4/NCPMOS漏極輸出電量指示端，外接電量指示LED燈到AGND；對于TP4201A/TP4201B，此引腳懸空9LED5PMOS漏極輸出電量指示端，外接電量指示LED燈到AGND10SWT手電筒和電量指示使能端，外接RC電路，放電時短按S1鍵顯示電量，長按S1鍵手電筒打開或關(guān)閉11ISET充電電流設(shè)定端，外接一電阻到AGND用于設(shè)定充電電流12TS環(huán)境溫度檢測端，不用時須接GND；放電時當(dāng)TS電壓大于0.8*VBAT或小于0.35*VBAT時，IC停止工作,充電時當(dāng)TS電壓大于0.8*VDD或小于0.35*VDD時，IC停止工作13SD升壓使能控制輸出端，有負(fù)載接上時SD輸出為L，負(fù)載移除或發(fā)生保護(hù)時SD輸出H；可外接PMOS防止輸出短路，BAT到SD也可以接指示LED用作放電指示燈14LITNMOS開漏手電筒照明輸出端,可以驅(qū)動100mA的LED燈用于手電筒照明15OUT升壓電路輸出端，外接負(fù)載，最大輸出1.2A電流16VDD電源輸入端，外接10uF電容到AGNDTP4201A/TP4201B/TP4201C移動電源單芯片解決方案Ver1.63定購信息極限參數(shù)（注1）參數(shù)額定值單位PGNDtoAGND電壓-0.3~+0.3V其它引腳電壓-0.3~+6V充電電流1.5A放電電流1.5A儲存環(huán)境溫度-50~+150℃工作環(huán)境溫度-40~+85℃工作結(jié)溫范圍-40~150℃HBM2000VMM200V推薦工作范圍符號參數(shù)參數(shù)范圍單位VDD充電輸入電壓4.5~5.5VTOP工作溫度-40~85℃注1：最大極限值是指超出該工作范圍芯片可能會損壞。推薦工作范圍是指在該范圍內(nèi)芯片工作正常，但不完全保證滿足個別性能指標(biāo)。電氣參數(shù)定義了器件在工作范圍內(nèi)并且在保證特定性能指標(biāo)的測試條件下的直流和交流電氣參數(shù)規(guī)范。對于未給定的上下限參數(shù)，該規(guī)范不予保證其精度，但其典型值合理反映了器件性能。TP4201A/TP4201B/TP4201C移動電源單芯片解決方案Ver1.64電氣參數(shù)無特殊說明，VDD=5V，Ta=25℃符號參數(shù)測試條件最小值典型值最大值單位VDD充電輸入電壓4.355.5VVBAT預(yù)設(shè)充電電壓(注2)4.1584.24.242V△VRECHRG再充電閾值電壓VBAT-VRECHRG100mVVISETISET電壓RISET=1KΩ0.9511.05VIBATBAT恒流充電電流RISET=1KΩ,恒流充電模式90010001100mAITRKBAT涓流充電電流RISET=1KΩ,涓流充電模式100mAVTRK涓流充電閾值電壓RISET=10KΩ,VBAT上升2.9VVTRK_HYS涓流充電滯回電壓RISET=10KΩ100mVTST充電溫度補(bǔ)償閾值RISET=1KΩ,溫度上升120℃TZERO充電零電流溫度RISET=1KΩ,溫度上升140℃VUV_BATBAT欠壓鎖定閾值電壓VBAT上升3.3VVBAT_ENDBAT放電終止電壓3.0VISD_BATBAT待機(jī)電流VBAT=3.7V815uAVOUT升壓輸出電壓ILOAD=1A4.85V5.2VTSD過溫保護(hù)閾值溫度上升150℃THYS過溫保護(hù)滯回20℃VTEMP-HTS引腳高翻轉(zhuǎn)電壓80%VCCVTEMP-LTS引腳低翻轉(zhuǎn)電壓35%VCCVLITLIT低電平電壓ILIT=100mA0.6VVLEDxLED1～LED5驅(qū)動電壓ILEDx=5mA0.3VFLEDx_CLEDx充電/低電量閃爍頻率1HzFLEDx_TLEDx溫度保護(hù)閃爍頻率4HzRON_CHRG充電功率MOS導(dǎo)通電阻0.4ΩRON_DISCHRG放電功率MOS導(dǎo)通電阻ILOAD=1A0.3ΩFOSC升壓電路工作頻率500KHz注2：預(yù)設(shè)電池充電電壓有4.2V和4.35V兩種規(guī)格，請參考訂購信息進(jìn)行訂購；TP4201A/TP4201B/TP4201C移動電源單芯片解決方案Ver1.65內(nèi)部框圖應(yīng)用說明恒溫充電模式TP4201X內(nèi)部集成了溫度反饋環(huán)路，充電時，如果芯片內(nèi)部的溫度升高到120℃，充電電流會隨著芯片的溫度升高而降低，從而減小系統(tǒng)功耗，降低溫升，當(dāng)溫度升高到140℃時，充電電流減小為零，由于溫度反饋控制，IC工作溫度最終會穩(wěn)定在120℃～140℃之間的某個值。該功能允許用戶提高給定電路板功率處理能力的上限而沒有損壞IC的風(fēng)險。在保證充電器將在最壞情況條件下自動減小電流的前提下，可根據(jù)典型（而不是最壞情況）環(huán)境溫度來設(shè)定充電電流。過溫保護(hù)在充電或者放電時，如果芯片溫度升高到150℃，則芯片停止工作以保護(hù)芯片以及鋰離子電池,同時LED1～LED5會以4Hz的頻率閃爍,等到溫度降低到120℃后再自動恢復(fù)工作。電池溫度或環(huán)境溫度檢測將TS管腳接電池的NTC傳感器的輸出端，則可以檢測電池溫度，TS引腳也可以接普通電阻和NTC電阻的分壓端用于檢測環(huán)境溫度。如果TS管腳的電壓小于輸入電壓的35％或者大于輸入電壓的80％，意味著電池溫度或環(huán)境溫度超過正常范圍，則充電或放電被終止，同時LED1～LED5會以4Hz的頻率閃爍。如果不需要電池溫度或環(huán)境溫度檢測功能，則必須將TS接GND。充電電流設(shè)定充電電流可以通過設(shè)定ISET引腳的電阻來設(shè)定，關(guān)系如下式:ISETCHRGRVI1.1000.這里1V是ISET引腳的輸出電壓，最大可設(shè)定充電電流為1A。充電模式如果充電之前鋰離子電池電壓低于2.9V，為了保護(hù)電池，TP4201X工作在涓流充電模式，此時充電電流為正常設(shè)定電流的1/10；當(dāng)電池電壓達(dá)到2.9V以后，TP4201X進(jìn)入恒流充電模式，以設(shè)定的電流給電池充電；當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V后，TP4201X工作在恒壓充電模式，此時輸出電壓恒定，充電電流逐漸減小，當(dāng)充電電流減小為正常設(shè)定電流的1/10時，充電過程結(jié)束，充電電流降為零，只有電池電壓重新低于4.1V以后，才會進(jìn)入再充模式。電池低壓保護(hù)啟動時，當(dāng)BAT電壓大于3.3V時,升壓電路開始工作，工作過程中如果電池電壓低于3.0V，則放電輸出關(guān)閉，TP4201X進(jìn)入低電流待機(jī)模式，待機(jī)電流為10uA左右。負(fù)載檢測與低功耗智能待機(jī)TP4201X提供兩種負(fù)載檢測方式，一種是插入負(fù)載時自動檢測，另一種是通過SWT開關(guān)按鍵控制。如果需要插入負(fù)載自動檢測功能則外部需加一個PMOS，如典型應(yīng)TP4201A/TP4201B/TP4201C移動電源單芯片解決方案Ver1.66用中Q1所示，而且在輸出短路時此PMOS可以切斷BAT與輸出之間的通路，保護(hù)鋰電池安全。當(dāng)負(fù)載拔掉、或輸出電流小于50mA（Typical）、或按下按鍵但未檢測到負(fù)載時，經(jīng)過16S延時，電路關(guān)閉，IC進(jìn)入低電流待機(jī)模式，待機(jī)電流減小到10uA以下。放電指示放電時，SD輸出為低電平，如果在BAT與SD之間串聯(lián)一個LED指示燈和限流電阻，則在整個放電過程中,LED為導(dǎo)通狀態(tài)以指示放電狀態(tài)。如果不需要放電指示，則不接LED指示燈和限流電阻。手電照明輸出LIT端可以驅(qū)動LED燈用于手電筒照明,最大驅(qū)動電流為100mA,SWT是手電照明使能端,如果長按S1鍵,手電筒打開，再次長按S1鍵手電筒輸出關(guān)閉,按鍵時間可以由外部RC參數(shù)設(shè)定。元件選擇1、輸出電容（C3～C5）選擇低ESR的貼片電容,輸出1A時最好用兩個或以上10uF貼片電容；使用中，若BAT輸入電容（C6、C7）或輸出電容（C3～C5）因損壞而短路，都將會使得鋰電池和地短路，所以務(wù)必選擇質(zhì)量較好的電容。2、Q1選擇導(dǎo)通電阻小的PMOS,輸出電流全部由Q1流出,若Q1因?qū)娮栎^大,發(fā)熱嚴(yán)重而燒毀,這時若輸出短路或重載等情況發(fā)生的話,TP4201X的保護(hù)功能將不會有效。3、電感L1的飽和電流需大于3A，否則因電感飽和會導(dǎo)致SW腳損壞，從而使得BAT和地短路。4、二極管D1選擇低壓大電流的肖特基二極管，1A輸出時至少使用SS34，最好選用SS54或SS52。保護(hù)功能TP4201X集成了過充保護(hù)、過放保護(hù)、充電溫度補(bǔ)償、過溫保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸出重載保護(hù)、輸出短路保護(hù)等多重保護(hù)機(jī)制以保證芯片和鋰離子電池的安全。由于芯片在運(yùn)輸?shù)戎虚g環(huán)節(jié)，以及焊接不當(dāng)和靜電等原因可能將芯片損壞，芯片損壞后所有保護(hù)功能也將失效，同時因?yàn)橥獠吭x擇不當(dāng)也有可能會導(dǎo)致鋰電池輸出短路，針對上述各種可能情況，應(yīng)用時建議在鋰電池與TP4201X之間額外添加鋰電池保護(hù)芯片，對鋰電池進(jìn)行雙重保護(hù)。PCB設(shè)計(jì)參考1、IC下面敷銅散熱，散熱面積盡量大且散熱的地方留一些通孔增強(qiáng)散熱；2、AGND和PGND直接打到IC下面的散熱敷銅上；3、BAT電容靠近IC，C3/C4/C5的GND和IC的GND連接在一起，之后再回到輸入電容C6/C7的GND，各GND走線要盡量粗，空余的地方全部走GND；4、電容C6/C7到電感L1再到SW的路徑走線要盡量短且線要粗；5、電感L1，SS34與電容形成的環(huán)路走線要短，環(huán)面積要小。6、大電流通路，如BAT、L1到SW，以及BAT、L1、D1、Q1到輸出USB的通路盡量不要過過孔。工作狀態(tài)與電量指示LED1～LED5為PMOS漏極輸出充電狀態(tài)與電量指示引腳，須串聯(lián)LED與限流電阻到GND；不同狀況時LED狀態(tài)如下：①充電時LED1～LED5一直工作以指示充電狀態(tài)，達(dá)到電量的LED常量，當(dāng)前電量的LED以1Hz頻率閃爍；②待機(jī)狀態(tài)下，若按下按鍵S1或接入負(fù)載，顯示電量4S后關(guān)閉；③放電時，若按下按鍵，顯示電量4S后關(guān)閉；④放電時，若電池電壓低于3.2V，LED1會一直以1HZ的頻率閃爍提示電量低，直到電池電壓低于3V，關(guān)閉電路，進(jìn)入低功耗低壓保護(hù)模式，需要重新充電至3.3V以上才可以再次放電；⑤IC溫度超過150℃或TS腳檢測到電池溫度/環(huán)境溫度超過正常范圍，LED1～LED5以4Hz頻率閃爍報警，同時關(guān)閉輸出。LED1～LED5狀態(tài)描述如下表所示：TP4201A/TP4201B/TP4201C移動電源單芯片解決方案Ver1.67LED1～LED5工作狀態(tài)表IC型號充電放電電池電壓(V)LED1LED2LED3LED4LED5電池電壓(V)LED1LED2LED3LED4LED5TP4201AVBAT＜3.5閃爍-滅-滅VBAT＜3.0滅-滅-滅3.0≤VBAT＜3.2閃爍-滅-滅3.2≤VBAT＜3.4亮-滅-滅3.5≤VBAT＜3.9亮-閃爍-滅3.4≤VBAT＜3.8亮-亮-滅3.9≤VBAT＜4.2亮-亮-閃爍3.8≤VBAT亮-亮-亮4.2≤VBAT亮-亮-亮------TP4201BVBAT＜3.5閃爍滅滅滅VBAT＜3.0滅滅滅滅3.0≤VBAT＜3.2閃爍滅滅滅3.2≤VBAT＜3.4亮滅滅滅3.5≤VBAT＜3.7亮閃爍滅滅3.4≤VBAT＜3.6亮亮滅滅3.7≤VBAT＜3.9亮亮閃爍滅3.6≤VBAT＜3.8亮亮亮滅3.9≤VBAT＜4.2亮亮亮閃爍3.8≤VBAT亮亮亮亮4.2≤VBAT亮亮亮亮------TP4201CVBAT＜3.5閃爍滅滅滅滅VBAT＜3.0滅滅滅滅滅3.0≤VBAT＜3.2閃爍滅滅滅滅3.2≤VBAT＜3.4亮滅滅滅滅3.5≤VBAT＜3.7亮閃爍滅滅滅3.4≤VBAT＜3.6亮亮滅滅滅3.7≤VBAT＜3.9亮亮閃爍滅滅3.6≤VBAT＜3.8亮亮亮滅滅3.9≤VBAT＜4.0亮亮亮閃爍滅3.8≤VBAT＜3.9亮亮亮亮滅4.0≤VBAT＜4.2亮亮亮亮閃爍3.9≤VBAT亮亮亮亮亮4.2≤VBAT亮亮亮亮亮------注明:本公司對本文檔有修改的權(quán)利,本公司對本文檔的修改恕不另行通知。TP4201A/TP4201B/TP4201C移動電源單芯片解決方案Ver1.6