TP5400

TP5400 ASIC | Alldatasheet

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南京拓品微电子有限公司 TP5400 南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. 数据手册 DATASHEET TP 5400 A 锂电池充电 和 5V/1 A 升压控制芯片

南京拓品微电子有限公司 TP5400 特点 典型值 高达 00mA 的可编程充电电流 ，最大可 达到 1.2A 高达 的升压输出电流（ Vbat=3.3V 最高输 出 1.5A(Vbat= 3.8 自动频率调整（ VFM 适应不同升压负载 空载待机电流小于 10uA 无 需 按键启动 低电池电压（小于 ）自动停止升压 用于单节 锂离子电池移动电源专用电路； 升压 高效率： (Typ) ，最大 90% 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 精度达到 的 4.2V 预设充电电压； 精度达到 2.5% 的 预设升压精度； 最高输入可达 个充电状态指示 开漏输出驱动 LED C/5 充电终止电流； 2.9V 以下 涓流充 充电 软启动减少浪涌电流； 无需 MOSFET 、检测电阻器或隔离二极管； 引脚 E SOP 散热加强型封装。 应用 移动电源 便携设备 绝对最大额定值 输入电源电压（ V CC -0.3V 10V PROG -0.3V V CC +0.3V BAT LX -2V 10V VOUT -0.3V 10V CHRG -0.3V 10V BAT 短路持续时间：连续 BAT 引脚电流： 00mA 升压最大输出电流 1.8A/5V 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 完整的充电循环（ 1000 mAh 电池 描述 TP5400 为一款移动电源 专用的单节锂离子电池充电器和恒定 升压控制器，充电 部分集高精度电压和充电电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体， 可以输出最大 A 充电电流 而升压电路 采用 CMOS 工艺制造的空载电流极低的 VFM 开 关型 DC/DC 升压转换器 其具有极低的空载功耗 小于 10uA 且升压输出驱动电流能 力能达到 需 外部按键，可以即插即用。 充电部分为线 性 降压方式 内置 PMOSFET 加上防倒灌电路 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 。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 充电电流逐渐下降至设定电流值 TP5400 将自 动终止充电。升压部分同样内置了功率 NMOSFET ，较小的内阻可以提供驱动能力达 到 5V/1A 较高的集成度使得 TP5400 只需少量的外围器件即可正常工作 TP5400 还集成了 充电温度保护，升压输入电源限流环路， 可根据负载情况动态调节电流，并具有快速响 应和过流关断功能。 升压转换器采用变频的方式，因此较国内外同类产品具有极低的空 载功耗、纹波、更强的驱动能力，以及更高的效率。

南京拓品微电子有限公司 TP5400 典型应用 单节锂离子电池充电 A 和升压 输出 控制器 封装 订购信息 引 脚 E SO P 封装 底部带有散热片 散热片 建议 接地 XXXX 为生产日期（年 订单型号 TP5400 E SOP8 器件标记 TP5400 实物图片

南京拓品微电子有限公司 TP5400 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 升压启动 150 100 100 100 μ A μ A μ A μ A μ A V FLOAL 稳定输出（浮充）电压 T A I BAT =40mA 158 242 V I BAT BAT 引脚电流 除说明外 Vbat=4.0v) R PROG K 充电 模式 R PROG K 充电 模式 升压无负载 V BAT =3.8V 700 950 740 1000 1050 100 mA mA μ A I TRIKL 涓流充电电流 V BAT TRIKL PROG K 150 200 250 mA V TRIKL 涓流充电门限电压 R PROG K,V BAT 上升 2.8 2.9 3.0 V V UV V CC 欠压闭锁门限 从 V CC 低至高 3.4 3.6 3.8 V I TERM C/5 终止电流门限 R PROG K 150 200 250 mA V PROG PROG 引脚电压 R PROG K 充电 模式 0.9 1.0 1.1 V CHRG V CHRG 引脚输出低电压 CHRG I =5mA 0.3 0.6 V STDBY V 引脚输出低电平 STDBY I =5mA 0.3 0.6 V 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 充电 R ON 充电 MOS 管 导通 电 阻（在 V CC 与 BAT 之间 m Ω t ss 软启动时间 I BAT 至 I BAT 00V/R PROG u s t TERM 终止比较器滤波时间 I BAT 降至 I CHG 以下 0.8 1.8 ms VOUT 升压输出 负载电阻 RL=1k 4.875 5.125 V V BatLOW 电池欠压保护 Vbat 从 3.6V 下降 2.9 3.1 V V BatHigh 电池欠压保护解锁 Vbat 从 2.7V 上升 3.2 3.3 3.4 V F OSC 振荡频率 300 400 500 KHZ η 升压 升压效率 V BAT =3.8V I OUT =500mA η 升压 升压效率 V BAT =3.8V I OUT =1000mA Dty 最大占空比 升压 R ON 升压 NMOS 管内阻 V LX =0.4V m Ω I Lxleak 升压 NMOS 管漏电流 V LX =6V uA Ilmt_nmos 升压 开关管限流 4.5 A

南京拓品微电子有限公司 TP5400 引脚功能 VOUT （引脚 ：输出 电压检测引脚。 连接升压 输出端。 CHRG （引脚 ：充电中漏极开路输出的 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 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 μ A 。重新将 R PROG 与地相连将使充电器 恢复正常操作状态。 STDBY （引脚 ：电池充电完成指示端 当电池充电完成时 STDBY 被内部开关拉到 低电平，表示充电完成。除此之外 STDBY 管脚将处于高阻态。 V CC 引脚 充电器 输入电源电压 充电 输入电源引脚。典型值 ，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 以内， TP5400 充电 部分进入停机模式，升压从而使 I BAT 降 至 μ A 以下。 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 升压模式下内部工作 电源。 GND （引脚 地 LX 引脚 升压电路内部功率管输出端。 方框图

南京拓品微电子有限公司 TP5400 工作原理 TP540 是一款采用恒定电流 恒定电压 对单节锂离子电池充电和升压放电控制器 它能够提供 00mA 的充电电流（借助一个 热设计良好的 PCB 布局 。升压电路内置 了 NMOS 功率管 外部仅需一个电感和肖特基二 极管及少量电容即可完成 升压输出。 当 VOUT 端接入负载时 TP5400 可提供 一个 的稳压源，驱动能力达 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设定 电阻器并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 BAT 引脚电平 低于 2.9V ，则充电器进入涓流预充电模式 在该模式中 TP5400 提供一个恒流电流 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 充电压 4.2V 时 TP5400 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 近似 公式来计算根据需要 的充电电流来确定电阻器阻值， 公式： BAT PROG I R 1100 客户应用中 R PROG 与充电电流的关系确定 可 参 考下表： 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 PROG 引脚进行监控来检测的。当 PROG 引脚 电压降至 00mV 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 TP5400 进入待机模式 此时输入电源电 流降至 μ A 注 C/5 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 PROG 引脚电压在 DC 充电电流降至设定值 的 之间短暂地降至 200mV 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 TP5400 即终止充电循环并停止通过 BA T 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， TP5400 对 BAT 引脚电 压进行连续监控 如果该引脚电压降到 4.1 V 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。 充电状态指示器（ CHRG STDBY TP 5400 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，在其它状 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。 指示灯状态可以参照下表： R PROG Ω I BAT 10k mA 245 mA 0mA k 0mA k 00mA

南京拓品微电子有限公司 TP5400 充电欠压闭锁 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 50m V 之前充电器将不会退出停机模式。 在充电闭锁情况下 如锂电池电压高 于 则升压电路自动启动。 自动再启动 一旦充电循环被终止， TP5400 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 STDBY 引脚输出重新进入一个高阻状 充电电流软启动 TP5400 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 20mS 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。 升压放电电路 升压电路利用电感对能量的存储 并通 过其与输入端电源共同的泄放作用 从而获 得高于输入电压的输出电压。如下图所示 升压电路在没有充电电源接入且锂电 池电压在 3V-4.2V 时，升压电路自动启动 持续输出 恒压源。另当 BAT 电压 在 3V-4.2V 时，且输入电源 Vcc 小于 3.8V 或 Vcc<Vbat+50mV 以及 PROG 端悬空时 升压也 会工作。升压电路带有锂电池低压保护功 能，当锂电池电压低至 TP5400 会自 动关断升压。 升压电路在平时的空载待机状态下具 有极低的空载电流，平均空载电流约小 于 10uA 这样保证了锂电池在较长的空置待机 中仍能有效保持自身电量 延长了移动电源 系统的待机时间。 锂电池欠压自动停机 升压电路带有锂电池低压保护功能 当 锂电池电压低至 TP5400 会自动关断 升压。当锂电池恢复至 3.3V 以上后，停机 状态取消，升压恢复工作。 散热片连接及热考虑 由于 ESOP8 封装的外形尺寸较小， 大 电流应用中散热效果不佳可能引起充电电 流受温度保护而减小 建议芯片底部散热片 与 PCB 覆铜连接，底部散热片可以接地或 者悬空 不可接其他电位 采用一个热设计 精良的 PC 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 I C 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 PC 板铜面为散热器 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。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。 充电状态 红灯 CHRG 绿灯 STDBY 正在充电状态 亮 灭 电池充满状态 灭 亮 无电池状态 闪烁 亮 升压工作时 灭 灭

南京拓品微电子有限公司 TP5400 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。 封装描述 引脚 ESOP 封装 （单位 mm

南京拓品微电子有限公司 TP5400 TP5400 测试使用注意事项 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可靠性下 降，建议 TP5400 应用中 Vcc BAT 和 V OUT 端所需要的电容以靠近芯 片引脚为优 ，不宜过远 同时强烈建议并联 0.1 uF 的陶瓷电容靠近引脚。 BAT 端电容值 建议使用两只并联的 22uF 电容 V OUT 端电容值不宜小 于 μ F （电容值过小将导致 芯片工作不稳定，强烈要求 V OUT 端 采用钽 电容或电解电容 同时要有良好的频率特性 此外 由于 LX 开关驱动 晶体管关断时会产生一尖峰电压 电容的容压值至少为设计输出电压的 倍 电感值 3.3- uH 推荐 uH 此外 外接电感的直流阻抗要小 容流值要 高且工作时不至于达到磁饱和。 外接二极管宜选择具有较高切换速度的肖特基二极管 ，建议使用 SS32 该芯片为驱动大负载而设计 所以外围元器件与芯片距离越小越好 连线 越短越好 特别是接到 V OUT 端的元器件应尽量减短与电容的连线长度 GND 端应充分接地，否则芯片内部的零电位会随开关电流而变化，造成 工作状态不稳定。