TP4201A/TP4201B/TP4201C

移動電源單芯片解決方案

Ver1.6 1

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(shí)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

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(shí)，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(shí)，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(gè)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(xiǎn)。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(shí)，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(shí)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(shí)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。

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(shí)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(shí)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(shí)，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(shí)，當(dāng)BAT電壓大于3.3V時(shí),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(shí)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(gè)PMOS，如典型應(yīng)

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移動電源單芯片解決方案

Ver1.6 6

用中Q1所示，而且在輸出短路時(shí)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(shí)，經(jīng)過16S延時(shí)，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(shí)，SD輸出為低電平，如果在BAT與SD之間串聯(lián)一個(gè)LED指示燈和限流電阻，則在整個(gè)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(shí)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(shí)最好用兩個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)LED狀態(tài)如下： ①充電時(shí)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(shí)，若按下按鍵，顯示電量4S后關(guān)閉； ④放電時(shí)，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(bào)警，同時(shí)關(guān)閉輸出。

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