TP4058

TP4058 ASIC | Alldatasheet

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南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 南京拓 品微电子 有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. 数据手册 DATASHEET TP 4058 00mA 线性锂离子电池充电器 概述、特点、典型应用 管脚、特性指标 引脚功能说明 充电电流大小设置、电池反接保护功能 充电指示状态、无电池连接指示状态 多种典型应用图 使用注意事项

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 特点 锂 电池正负极反接保护； 高达 00mA 的可编程充电电流； 无需 MOSFET 、检测电阻器或隔离二极管； 用于单节 锂离子电池 恒定电流 恒定电压操作，并具有可在无过热危 险的情况下实现充电速率最大化的热调节功能 可直接从 USB 端口给单节 锂离子电池充电； 最高输入可达 精度达到 的 4.2V 预设充电电压； 自动再充电； 个充电状态开漏输出引脚； C/10 充电终止； 待机模式下的供 电电流为 145 uA 2.9V 涓流充电； 软启动限制了浪涌电流； 采用 引脚 SOT-23 封装。 应用 充电座 、移动电源 蜂窝电话、 PDA MP3 播放器 蓝牙应用 典型应用 00mA 单节锂离子电池充电器 绝对最大额定值 输入电源电压（ V CC -0.3V PROG -0.3V V CC +0.3V BAT -4.2V CHRG -0.3V 10V BAT 短路持续时间：连续 BAT 引脚电流： 00mA PROG 引脚电流： 800uA 最大结温： 145 工作环境温度范围： -40 贮存温度范围： -65 125 引脚温度（焊接时间 秒 260 00mA 电流完整的充电循环（ 600mAh 描述 TP 4058 是一款完整的单节锂离子电池充电器，带电池正负极反接保护 反接 具有 更大 600mA 的充电电流，更稳定的电流一致性。其 采用恒定电流 恒定电压线性控制 SOT 封装与较少的外部元件数目使得 TP 4058 成为便携式应用的理想选择 TP 4058 可以 适合 USB 电源和适配器电源工作。 由于采用了内部 PMOSFET 架构 加上防倒充电路 所以不需要外部检测电阻器和 隔离二极管 热反馈可对充电电流进行自动调节 以便在大功率操作或高环境温度条件 下对芯片温度加以限制 充满电压固定于 4.2V 而充电电流可通过一个电阻器进行外部 设置。当电池达到 4.2V 之后，充电电流降至设定值 TP 4058 将自动终止充电。 当输入电压 交流适配器或 USB 电源 被拿掉时 TP 4058 自动进入一个低电流状 态，电池漏电流在 2uA 以下。 TP 4058 的其他特点包括充电电流监控器、欠压闭锁、自 动再充电和一个用于指示充电结束和输入电压接入的状态引脚。

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 封装 订购信息 引脚塑料 SOT-23-5 封装 订单型号 TP 4058 -42-SOT25-R 器件标记 b M M 是生产批号，可变 电特性 凡表注 表示该指标适合整个工作温度范围，否则仅指 T A V CC =5V ，除非特别注明。 符号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 V CC 输入电源电压 4.0 9.0 V I CC 输入电源电流 充电模式， R PROG =10K 待机模式（充电终止） 停机模式（ R PROG 未连接， V CC BAT V CC UV 150 145 120 500 μ A μ A μ A V FLOAL 稳定输出（浮充）电压 T A I BAT =40mA .158 4.242 V I BAT BAT 引脚电流 除说明外 Vbat=4.0v) R PROG =10K ，电流模式 R PROG =2K ，电流模式 R PROG =1.6K ，电流模式 R PROG =1. K ，电流模式 待机模式， V BAT =4.2V 停机模式（ R PROG 未连接） 睡眠模式， V CC =0V 500 580 100 600 2.5 110 620 mA mA mA mA μ A μ A μ A I TRIKL 涓流充电电流 V BAT TRIKL PROG =10K mA V TRIKL 涓流充电门限电压 R PROG =10K,V BAT 上升 2.8 2.9 3.0 V V TRHYS 涓流充电迟滞电压 R PROG =10K 100 mV V UV V CC 欠压闭锁门限 从 V CC 低至高 3.4 3.6 3.8 V V UVHYS V CC 欠压闭锁迟滞 150 200 300 mV V MSD 手动停机门限电压 PROG 引脚电平上升 PROG 引脚电平下降 3.40 1.90 3.50 2.00 3.60 2.10 V V V ASD V CC BAT 闭锁门限电压 V CC 从低到高 V CC 从高到低 100 140 mV mV I TERM C/10 终止电流门限 R PROG =10K R PROG 1.6K mA mA V PROG PROG 引脚电压 R PROG =10K ，电流模式 0.9 1.0 1.1 V CHRG I CHRG 引脚漏电流 CHRG V =5V （待机模式） μ A CHRG V CHRG 引脚输出低电压 CHRG I =5mA 0.3 0.6 V

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 Δ V RECHRG 再充电电池门限电压 V FLOAT RECHRG 100 150 200 mV T LIM 限定温度模式中的结温 120 R ON 功率 FET 导通 电阻 V CC 与 BAT 之间） 800 m Ω t ss 软启动时间 I BAT 至 I BAT =1000V/R PROG u s t RECHARGE 再充电比较器滤波时间 V BAT 高至低 0.8 1.8 ms t TERM 终止比较器滤波时间 I BAT 降至 I CHG /10 以下 0.8 1.8 ms I PROG PROG 引脚上拉电流 μ A I BAT 漏电流 电池 4.2V 反接 4.0 4.3 4.5 mA 典型性能特征 恒定电流模式下 PROG 引脚 PROG 引脚电压与温度的 充电电流与 PROG 引脚电 电压与电源电压的关系曲线 关系曲线 压的关系曲线 稳定输出（浮充）电压与充 稳定输出（浮充）电压与温 稳定输出（浮充）电压与电 电电流的关系曲线 度的关系曲线 压的关系曲线

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 涓流充电门限与温度的关系 充电电流与电池电压的关系 充电电流与电源电压的关系 曲线 曲线 曲线 充电电流与环境温度的关 再充电电压门限与温度的关 功率 FET 导通 电阻与温 系曲线 系曲线 度的关系曲线 引脚功能 CHRG （引脚 ：漏极开路输出的充电状 态指示端 当充电器向电池充电时 CHRG 管脚被内部开关拉到低电平 表示充电正在 进行；否则 CHRG 管脚处于高阻态。 GND （引脚 地 BAT （引脚 充电电流输出。 该引脚向 电池提供充电电流并将最终浮充电压调节 至 4.2V 该引脚的一个精准内部电阻分压器 设定浮充电压 在停机模式中 该内部电阻 分压器断开。 V CC 引脚 正输入电源电压 该引脚向 充电器供电 V CC 的变化范围在 至 之 间，并应通过至少一个 μ F 电容器进行旁 路。当 V CC 降至 BAT 引脚电压的 30mV 以 TP 4058 进入停机模式，从而使 I BAT 降 至 μ A 以下。 PROG 引脚 充电电流设定 充电电流 监控和停机引脚 在该引脚与地之间连接一 个精度为 的电阻器 R PROG 可以设定充电 电流。当在恒定电流模式下进行充电时 引 脚的电压被维持在 PROG 引脚还可用来关断充电器 将设定电 阻器与地断接，内部一个 2.5 μ A 电流 将 PROG 引脚拉至高电平 当该引脚的电压达 到 2.7V 的停机门限电压时，充电器进入停 机模式，充电停止且输入电源电流降 至 145 μ A 重新将 R PROG 与地相连将使充电器 恢复正常操作状态。

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 方框图

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 工作原理 TP 405 是一款采用恒定电流 恒定电压算 法的单节锂离子电池充电器。它能够提 供 00mA 的充电电流（借助一个热设计良好 的 PCB 布局）和一个内部 P 沟道功率 MOSFE T 和热调节电路 无需隔离二极管或外部电流检 测电阻器 因此 基本充电器电路仅需要两个 外部元件。不仅如此， TP 4058 还能够从一 个 USB 电源获得工作电源。 正常充电循环 当 Vcc 引脚电压升至 UVLO 门限电平以 上且在 PROG 引脚与地之间连接了一个精度 为 的设定电阻器或当一个电池与充电器输 出端相连时，一个充电循环开始。如果 BA T 引脚电平低于 2.9V ，则充电器进入涓流充电 模式 在该模式中 TP 4058 提供约 的设 定充电电流 以便将电流电压提升至一个安全 的电平，从而实现满电流充电。 当 BAT 引脚电压升至 2.9V 以上时 充电 器进入恒定电流模式 此时向电池提供恒定的 充电电流。当 BAT 引脚电压达到最终浮充电 4.2V ）时， TP 4058 进入恒定电压模式， 且充电电流开始减小 当充电电流降至设定值 的 ，充电循环结束。 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 设定电阻器和充电电 流采用下列公式来计算： 根据需要的充电电流来确定电阻器阻值， 公式一： 1000 PROG BAT R I BAT A 例一：当需要设置充电电流为 I BAT 0.2A 时 采用公式一计算得： 1000 5000 0.2 PROG R   Ω 即 R PROG Ω 公式二： 1000 1.3 PROG BAT BAT R I I    BAT >0.3A 在大于 0.3A 应用中，芯片热量相对较大，温 度保护会减小充电电流 不同环境测试电流与 公式计算理论值也变的不完全一致 客户应用 中，可根据需求选取合适大小的 R PROG R PROG 与充电电流的关系确定可参考下表： R PROG (k) I BAT (mA) 20k 10k 100 180 290 k 560 1.4k 600 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 时，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 PRO G 引脚进行监控来检测的。当 PROG 引脚电压 降至 100mV 以下的时间超 过 TERM t 一般 为 1.8ms) 时，充电被终止。充电电流被锁断， TP 4058 进入待机模式，此时输入电源电流降 至 145 μ A 注 C/10 终止在涓流充电和热限 制模式中失效 充电时， BAT 引脚上的瞬变负载会 使 PRO G 引脚电压 在 D C 充电电流降至设定值 的 之间短暂地降至 100mV 以下。终止比较 器上的 1.8ms 滤波时间（ TERM t ）确保这种性 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 以下， TP 4058 即终止充电循环并停止通过 BAT 引脚 提供任何电流 在这种状态下 BAT 引脚上的 所有负载都必须由电池来供电。 在待机模式中 TP 4058 对 BAT 引脚电压 进行连续监控。如果该引脚电压降到 4.1V 的 再充电电门限 RECHRG V 以下，则另一个充电 循环开始并再次向电池供应电流 当在待机模 式中进行充电循环的手动再启动时 必须取消 然后再施加输入电压 或者必须关断充电器并 使用 PROG 引脚进行再启动。图 示出了一 个典型充电循环的状态图。 电池反接保护功能 TP 4058 具备锂电池反接保护功能，档锂 电池正负极反接于 TP 4058 电流输出引脚，

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 TP 4058 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， LED 灯灭，此时 反接的锂电池漏电电 流小于 mA 。将反接的 电池正确接入， TP 4058 自动开始充电循环。 反接后的 TP 4058 当电池去除后，由 于 TP 4058 输出端 BAT 管脚电容电位仍为负值 则 TP 4058 指示灯不会立刻正常亮 只有正确 接入电池可自动激活充电 或者等待较长时 间 BAT 端电容负电位的电量放光， BAT 端电位 大于零伏， TP 4058 会显示正常的无电池指示 灯状态。 反接情况下，电源电压应在标准电压 V 左右，不应超过 。过高的电源电压在反接 电池电压情形下 芯片压差会超过 10V 故在 反接情况下电源电压不宜过高。 充电状态指示器（ CHRG TP 4058 有一个漏极开路状态指示输出 CHRG 当充电器处于充电状态时， CHRG 被拉到低电平，在其它状态 CHRG 处于高阻态。当电池没有接到充电器时， CHRG 输出脉冲信号表示没有安装电池。当 电池连接端 BAT 管脚的外接电容为 uF 时 CHRG 闪烁周期约 0.5-2 当不用状态指示功能时 将不用的状态指 示输出端接到地。 充电状态 红灯 CHRG 正在充电状态 亮 电池充满状态 灭 电池反接，电源欠压 灭 无电池连接指示灯状态可选两种方案 无电池待机状态 灯 应用 1:BAT 接一个 U 电解电容 闪烁 T=0.5-2 S 应 用 2:BA T 端加 接 100 k 电阻到电源 图见 P12 灭 热限制 如果芯片温度试图升至约 120 的预设 值以上 则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 TP 4058 过热 并允 许用户提高给定电路板功率处理能力的上限 而没有损坏 TP 4058 的风险 在保证充电器将 在最坏情况条件下自动减小电流的前提下 可 根据典型 而不是最坏情况 环境温度来设定 充电电流。有关 SOT -23 功率方面的考虑将在 热考虑 部分做进一步讨论。 欠压闭锁 一个内部欠压闭锁电路对输入电压进行 监控 并在 Vcc 升至欠压闭锁门限以上之前使 充电器保持在停机模式 UVLO 电路将使充电 器保持在停机模式。如果 UVLO 比较器发生 跳变 则在 Vcc 升至比电池电压高 50mV 之前 充电器将不会退出停机模式。 手动停机 在充电循环中的任何时刻都能通过去 掉 R PROG 从而使 PROG 引脚浮置 来把 TP 405 置于停机模式。这使得电池漏电流降至 μ A 以下 且电源电 流降至 120 μ A 以下 重新连 接设定电阻器可启动一个新的充电循环 图 利用 NMOS 管关断使 PROG 引脚浮置。 图 ：可信号控制充电电路 自动再启动 一旦充电循环被终止， TP 4058 立即采用 一个具有 1.8ms 滤波时间（ RECHARGE t ）的比 较器来对 BAT 引脚上的电压进行连续监控 当 电池电压降至 4.1V （大致对应于电池容量 的 ％）以下时，充电循环重新开始。 这确保了电池被维持在 或接近 一个满充电 状态 并免除了进行周期性充电循环启动的需 要。在再充电循环过程中， CHRG 引脚输出 重新进入一个强下拉状态。

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 图 ：一个典型充电循环的状态图 稳定性的考虑 只要电池与充电器的输出端相连 恒定电 压模式反馈环路就能够在未采用一个外部电 容器的情况下保持稳定。在没有接电池时 为 了减小纹波电压，建议采用一个输出电容器 当采用大数值的低 ESR 陶瓷电容器时，建议 增加一个与电容器串联的 Ω 电阻器 如果使 用的是钽电容，则不需要串联电阻器。 在恒定电流模式中 位于反馈环路中的 是 PROG 引脚 而不是电池 恒定电流模式的稳 定性受 PROG 引脚阻抗的影响。当 PROG 引 脚上没有附加电容会减小设定电阻器的最大 容许阻值 PROG 引脚上的极点频率应保持 在 C PROG ，则可采用下式来计算 R PROG 的最大电 阻值： PROG PROG C R 对用户来说 他们更感兴趣的可能是充电 电流 而不是瞬态电流 例如 如果一个运行 在低电流模式的开关电源与电池并联，则 从 BAT 引脚流出的平均电流通常比瞬态电流脉 冲更加重要。在这种场合，可在 PROG 引脚 上采用一个简单 的 R C 滤波器来测量平均的电 池电流 如图 所示 在 PROG 引脚和滤波 电容器之间增设了一个 10k 电阻器以确保稳 定性。 图 ：隔离 PROG 引脚上的容性负载 和滤波电路 功率损耗 TP 4058 因热反馈的缘故而减小充电电流 的条件可通过 IC 中的功率损耗来估算。这种 功率损耗几乎全部都是由内部 MOSFET 产生 的 这可由下式近似求出： BAT BAT CC D I V V P 式中的 P D 为耗散的功率， V CC 为输入电源电 压 V BAT 为电池电压 I BAT 为充电电流 当热 反馈开始对 IC 提供保护时 环境温度近似为 JA D A P C T 120 JA BAT BAT CC A I V V C T 120 实例 通过编程使一个从 USB 电源获得工 作电源的 TP 4058 向一个具有 3.75V 电压的放 电锂离子电池提供 400mA 满幅度电流。假设 JA 为 150 （请参见电路板布局的考虑 当 TP 4058 开始减小充电电流时 环境温度近 似为： W C mA V V C T A 150 400 120 C C W C W C T A 120 150 120

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 C T A TP 4058 可在 以上的环境温度条件下使 用，但充电电流将被降至 400mA 以下。对于 一个给定的环境温度 充电电流可有下式近似 求出： JA BAT CC A BAT V V T C I 120 再以 的环境温度来考虑前面的例子。充 电电流将被大约减小至： mA I A C C W C V V C C I BAT BAT 320 187 150 120 不仅如此，正如工作原理部分所讨论的那样 当热反馈使充电电流减小时 PROG 引脚上的 电压也将成比例地减小。 切记不需要 在 TP 405 应用设计中考虑最 坏的热条件，这一点很重要，因为该 IC 将在 结温达到 120 左右时自动降低功耗。 热考虑 由于 SOT23-5 封装的外形尺寸很小， 大 电流应用中（ 350mA 以上）散热效果不佳可 能引起充电电流受温度保护而减小 请根据实 际电源电压设计热耗散电阻 芯片 Vcc 端输入 电压在 4.6V 为最佳，可得到较大充电电流， 一般热耗散电阻为 0.5 至 欧姆 最好采用一 个热设计精良 的 P C 板布局以最大幅度地增加 可使用的充电电流 这一点同样重要 用于耗 散 IC 所产生的热量的散热通路从芯片至引线 框架，并通过峰值后引线（特别是接地引线 到达 PC 板铜面 引脚相连的铜箔面积应尽可 能地宽阔 并向外延伸至较大的铜面积 以便 将热量散播到周围环境中 至内部或背部铜电 路层的通孔在改善充电器的总体热性能方面 也是颇有用处的。当进行 PC 板布局设计时 电路板上与充电器无关的其他热源也是必须 予以考虑的 因为它们将对总体温升和最大充 电电流有所影响。 下表罗列了几种不同电路板尺寸和铜面 积条件下的热阻 所有的测量结果都是在静止 空气中的 FR-4 电路板上 器件安装于其 顶面）获得的。 V CC 旁路电容器 输入旁路可以使用多种类型的电容器 然 而 在采用多层陶瓷电容器时必须谨慎 由于 有些类型的陶瓷电容器具有自谐振和高 Q 值 的特点 因此 在某些启动条件下 比如将充 电器输入与一个工作中的电源相连 有可能产 生高的电压瞬态信号 建议采用电解电容或钽 电容。 充电电流软启动 TP 4058 包括一个用于在充电循环开始时 最大限度地减小涌入电流的软启动电路 当一 个充电循环被启动时，充电电流将 在 50us 左 右的时间里从 上升至满幅全标度值 在启动 过程中 这能够起到最大限度地减小电源上的 瞬变电流负载的作用。 CHRG 状态输出引脚 当一个放电电池被连接到充电器时 充电 循环的恒定电流部分开始， CHRG 引脚电平 被拉至地 CHRG 引脚能够吸收高达 10mA 的 电流 以驱动一个用于指示充电循环正在进行 之中的 LED 当电池接近充满时，充电器进入充电循 环的恒定电压部分 充电电流开始下降 当充 电电流降至不足设定电流的 时，充电循 环结束且强下拉高阻态所取代 表示充电循环 已经结束 如果输入电压被拿掉或降至欠压闭 锁门限以下 则 CHRG 引脚也将变成高阻抗 利用一个上拉电阻器 一个微处理器能够从该

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 引脚检测出这两种状态，如图 所示。 图 ：采用一个微处理器来确定 CHRG 引脚 状态 为了在 TP 4058 处于充电模式时进行检 在采用 100k 上拉电阻器的情况下， N 沟 道 MOSFET 把该引脚拉至低电平。一旦充电 循环终止 N 沟道 MOSFET 即被关断 CHRG 引脚为高阻 抗 I N 引脚随后将 由 800 k 上拉电阻 器拉至高电平 当然在欠压闭锁 输入电压不 足的情况下 IN 引脚也将被拉至高电平，表示 器件处于一个 UVLO 状态。 输入电压反向极性保护 在有些应用中 需要在 V CC 上进行反向极 性电压保护 如果电源电压足够高 则可采用 一个串联隔离二极管 在其他必须保持低降压 的场合，可以采用一个 P 沟道 MOSFET 图 所示 图 ：低损耗输入反向极性保护 封装描述 封装 引脚塑料 SOT-23-5 封装

南京拓 品微电子 有限公司 TP 4058 典型应用 全功能单节锂电池 600mA 充电器 具有输入反向极性保护的充电器 接耗散电阻 无电池状态红灯闪烁） 无电池不闪灯单节锂电池 520mA 充 电器 （无电池红灯灭，不影响其他状态指示） TP 4058 测试使用注意事项 TP 4058 电流 测试中，芯片 BAT 号脚）应直接连接电池正极，不可 串联电流表，电流表可接在芯片 Vcc 输入 为保证各种情况下可靠使用 防止尖峰和毛刺电压引起的芯片损坏 建 议 TP 4058 应用中 Vcc 端和 BAT 端分别接 1uF 和 10uF 的电容 如可能还可 各再接一个 0.1u 的陶瓷电容 所有电容位置以靠近芯片引脚为优 不宜 过远。 采用 SOT23 封装 大电流应用中 350mA 以上 散热效果不佳可能引起 充电电流受温度保护而减小。客户可以不接耗散电阻，若电流不能满足 要求 请根据实际电源电压设计热耗散电阻 芯 片 Vc c 端输入电压 在 V 为最佳，可得到较大充电电流，一般热耗散电阻为 0.5 至 欧姆。良好 的 PCB 板布局可以有效减小客户在大电流充电应用中温度对电流的影