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1.1A 线性锂离子电池电源管理-FSD4056

发布时间： 2020-06-01

概述

FSD4056是一款完善的单节锂离子电池采用恒流/恒压线性电源管理芯片。FSD4056专门设计适用于USB 的供电规格。得益于内部的P-MOSFET架构，在应用上不需要外部检测电阻。在大功率运行或高环境温度时，热反馈可以自动调节充电电流以降低芯片温度。充电电压被限定在4.2V，充电电流通过外部电阻调节，最大可充1.1A的充电电流。在达到目标充电电压后，当充电电流降低到设定值的1/10时，FSD4056就会自动结束充电过程。当输入端（交流适配器或USB 电源）拔掉后，FSD4056自动进入低电流状态，电池漏电流将降到2uA以下。FSD4056还可被设置于停机工作状态，使电源供电电流降到55uA。FSD4056还具备其余特性包括：电池温度检测，充电电流监测，输入欠压闭锁，自动重新充电和充电及充电已满的指示。

主要特点

 可编程充电电流可达1.1A.

 实现对单节锂离子电池的完全线性充电管理

 恒流/恒压充电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

 USB接口管理单片锂离子电池

 预设充电电压为4.2V

 充电电流输出监控

 充电状态指示标志

 自动重新充电

 1/10充电电流终止

 待机模式下的供电电流为55uA

 2.9V涓流充电阈值电压

 软启动限制了浪涌电流

 采用ESOP-8封装

典型应用

 手机、PDA、MP3

 蓝牙应用

 USB接口充电器

引脚排列

管脚描述

结构框图

典型应用电路

绝对最大值范围

电性参数(VCC=5.0V，Ta=25℃，除非另有说明)

功能描述

FSD4056是一款完善的单节锂离子电池恒流/恒压线形电源管理芯片。得益于内部的P-MOSFET结构，在应用上不需要外部检测电阻。最高可充1.1A的充电电流，在大功率运行和高外围温度时，热反馈可以控制充电电流以降低芯片温度。FSD4056包括两个漏极开路充电状态引脚：充电状态指示/CHRG和电池故障状态输出/STDBY。

当VCC引脚电压升至UVLO以上，电流设定电阻从PROG引脚连接到地，CE脚被拉高到芯片使能阈值以上， CHRG脚输出低电平，表示充电周期开始。在充电周期的开始阶段，如果电池电压低于2.9时，充电是在预充电模式以使电池电压上升到一个安全水平进行充电。一旦BAT引脚上的电压高于2.9V，充电器进入快充恒流充电模式。在恒流充电模式下，充电电流由RPROG设定。电池一旦达到调节电压4.2V，充电电流逐渐减小，FSD4056进入恒压充电模式。当电流下降至充电终止阈值时，充电周期结束，并且/CHRG引脚呈现高阻抗状态，以指示充电周期截结束，/STDBY引脚被拉低。充电终止阈值为恒流充电模式中电流的10％。

要重新启动充电周期，可以去掉输入电压并重新加载输入电压，或暂时强制CE引脚为0V。充电过程也可以在BAT引脚电压低于再充电阈值时自动重新启动。当输入电压不存在，或输入电压低于VBAT，充电器进入睡眠模式，电池漏电流小于3uA.这大大降低了对电池的漏电流并增加了待机时间。充电曲线如下图示。

充电电流设定

充电电流通过连接到PROG脚和地的电阻RPROG来设定。在恒定充电电流状态时，PROG端口提供1V的电压。充电电流的计算公式为：IBAT = (VPROG/RPROG)1450（误差±10%）在实际应用中，根据充电电流来确定 RPROG 。由于内部 MOSFET 内阻，温度等参数的差异，电流放大倍数一般选用1250倍，RPROG与充电电流的关系可参考下表：

PROG端口也可用来关闭充电器。把RPROG同地端分离可以通过上拉的3uA电流源拉高PROG端口电压。当达到1.21V的极限停止工作电压值时，充当器进入停止工作状态，充电结束，输入电流降至2uA。此端口夹断电压大约2.4V，给此端口提供超过夹断电压的电压，将获得一个下拉电流。再使PROG和地端结合将使充电器回到正常状态。

充电终止

恒压模式充电过程中，当充电电流降至1/10设定值时，充电循环被终止。此条件是通过使用内部过滤比较器来检测PROG脚，当PROG脚电压降至100mV以下并且时间超过TTEMP(一般1.8mS)时，充电终止。充电电流被锁断并且FSD4056进入待机模式，此时输入电源电流降至55uA（注：C/10终止在涓流充电和热限制模式不适用）。

充电时，BAT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1/10之间短暂地降至100mV以下，终止比较器的1.8ms滤波时间（TTEMP）确保这种性质的瞬变负载不会导致充电周期过早终止。一旦平均充电电流低于1/10 的设定值，FSD4056终止充电周期并停止提供任何电流通过BAT引脚。在这种状态下，BAT引脚上的所有负载电流必须有电池提供。

在待机模式下FSD4056不断的检测BAT引脚电压，如此BAT电压低于4.1V的再充电阈值（VRECHARG），开始另一个充电周期电流再次提供给电池。下图显示一个典型的充电循环状态图。

充电状态指示

FSD4056包括两个漏极开路充电状态引脚：充电状态指示/CHRG和/STDBY。当FSD4056在充电周期/CHRG处于拉低状态，否则，处于高阻态。当TEMP管脚接NTC电阻时并且电池温度超出正常温度范围时，/CHRG和/STDBY都呈高阻态。当TEMP管脚接NTC电阻或者电池没有连接到充电器（使用温度检测功能的情况下），红色LED和绿色LED都不亮，表明充电系统处于故障状态。不使用电池温度检测功能时需将TEMP引脚连接到GND，此时如果电池没有连接到充电器，/CHRG引脚输出脉冲信号表示没有安装电池。如果BAT引脚连接一个10uF电容时，/CHRG闪烁频率约为1-4S。如果不使用状态指示灯应该设置状态指示灯输出连接到 GND。下图为/CHRG与/STDBY指示灯状态表：

热度调节和温度检测

当芯片温度超越预设的145℃时，内部热反馈环路将减小设定的充电电流。该特征可防止FSD4056因过高的温度而损坏。采用热度调节的好处是，充电电流可根据典型（而不是最坏）的环境温度来设定，保证充电器将在最坏环境温度时自动降低充电电流。

为防止在过高或过低温度下充电对电池的损害，FSD4056连续的测量TEMP脚的电压来监测电池温度。对TEMP脚电压（VTEMP）与内部VLOW和VHIGH阈值进行比较来确定充电是否允许。在FSD4056内部VTEMP-L被固定在45%xVCC，而VTEMP-H被固定在80%xVCC。如果如果VTEMP<VTEMP-L或VTEMP>VTEMP-H，表示该电池温度过高或过低，则充电过程被暂停。当VTEMP处于VTEMP-L和VTEMP-H之间，充电周期继续。电池温度监测功能可通过TEMP连接到GND禁用。

欠压锁定(UVLO)

内部欠压锁定电路检测输入电压并使充电器保持在关断模式，直到VCC电压上升到高于欠压锁定阈值。一旦UVLO比较器被触发，直到VCC上升到高于电池电压140mV，充电器才会退出关断模式。

充电电流软启动

FSD4056 包含一个软启动电路用于最大化的减小充电周期开始时的浪涌电流。当重新启动一个新的充电周期，充电电流在 20us 内从 0 到设定的充电电流。在启动过程中软启动电流可以最大限度的减少浪涌电流造成的损害。

PCB布局注意事项

PROG引脚接的P PROG电阻应尽量靠近FSD4056，同时VCC引脚和BAT引脚的电容要尽可能靠近FSD4056越好。布局时还需注意板上热量分布，以免影响充电器的整体温度上升和最大充电电流。

封装外形及大尺寸图