如韵电子 CONSONANCE www.consonance-elec.com REV 1.0 1 1 安培锂电池充电器集成电路 CN3069 概述： CN3069是可以对单节可充电锂电池进行恒流 /恒压充电的充电器电路。该器件内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管。 CN3069只需要极少的外围元器件，并且符合 USB总线技术规范，非常适合于便携式应用的领域。热调制电路可以在器件的功耗比较大或者环境温度比较高的时候将芯片温度控制在安全范围内。内部固定的恒压充电电压为 4.2V，也可以通过一个外部的电阻调节。充电电流通过一个外部电阻设置。当输入电压（交流适配器或者 USB电源）掉电时， CN3069自动进入低功耗的睡眠模式，此时电池的电流消耗小于 3微安。其它功能包括输入电压过低锁存，自动再充电，电池温度监控以及充电状态 /充电结束状态指示等功能。 CN3069采用散热增强型的 9管脚 HSIP9封装。 应用： z 各种电子设备充电应用 z 充电器 特点： z 可以用 USB口或交流适配器对单节可充电锂电池充电 z 输入电压范围： 4.35V 到 6V z 片内功率晶体管 z 不需要外部阻流二极管和电流检测电阻 z 恒压充电电压 4.2V，也可通过一个外部电阻调节 z 为了激活深度放电的电池和减小功耗，在电池电压较低时采用小电流的预充电模式 z 可设置的持续恒流充电电流可达 1000mA z 采用恒流 /恒压 /恒温模式充电，既可以使充电电流最大化，又可以防止芯片过热 z 电源电压掉电时自动进入低功耗的睡眠模式 z 充电状态和充电结束状态双指示输出 z C/10充电结束检测 z 自动再充电 z 电池温度监测功能 z 封装形式 HSIP9 z 产品无铅 管脚排列： 1: TEMP 2: ISET3: GND 4: VIN5: NC 6: BAT7: DONE 8: CHRG9: FBCN3069123456789如韵电子 CONSONANCE www.consonance-elec.com REV 1.0 2 应用电路： VINFBCHRGDONE红色LEDBATCN306910uFBat+ISETGNDTEMPBat-RISET输入电压 4.35V 到 6V电池21638947330绿色LED10uF图 1 典型应用电路（恒压充电电压 4.2V） VINFBCHRGDONE红色LEDBATCN306910uFBat+ISETGNDTEMPBat-RISET输入电压 4.35V 到 6V电池21638947330绿色LED10uFRx图 2 应用电路（利用外接电阻调整恒压充电电压） 在图 2 中，电池正极的恒压充电电压为： Vbat 4.2 3.04 10-6 Rx 其中， Vbat的单位是伏特 REV 1.0 3 Rx的单位是欧姆 注：当使用外部电阻调整恒压充电电压时，由于芯片内部和外部的温度不一致及芯片生产时 的工艺偏差等原因，可能导致输出电压的精度变差和温度系数变大。 功能框图： IrefCHRGGNDTEMPISETBAT+-+-+-VINTdie115 CTampVampIampVrefcontrolUVLOTEMPComparatorTerminationComparatorRechargeComparatorDONEFB图 3 功能框图 REV 1.0 4 管脚功能描述 序号 名称 功能描述 1 TEMP 电池温度检测输入端 。将 TEMP管脚接到电池的 NTC传感器的输出端。如果 TEMP管脚的电压小于输入电压的 47%或者大于输入电压的 84%超过0.15秒，意味着电池温度过低或过高，则充电将被暂停。如果 TEMP在输入电压的 47%和 84%之间超过 0.15秒， 则电池故障状态将被清除， 充电将继续。如果将 TEMP管脚接到地，电池温度监测功能将被禁止。 2 ISET 恒流充电电流设置和充电电流监测端 。从 ISET管脚连接一个外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充电阶段，此管脚的电压被调制在 0.2V；在恒流充电阶段，此管脚的电压被调制在 2V。在充电状态的所有模式，此管脚的电压都可以根据下面的公式来监测充电电流： ICH= (VISET 900) RISET3 GND 电源地 4 VIN 输入电压正输入端 。此管脚的电压为内部电路的工作电源。当 VIN与 BAT管脚的电压差小于 20mV时， CN3069将进入低功耗的睡眠模式，此时 BAT管脚的电流小于 3 A。 5 NC 空脚，没有连接。 6 BAT 电池连接端 。将电池的正端连接到此管脚。在电源电压低于电源电压过低锁存阈值或者睡眠模式， BAT管脚的电流小于 3 A。 BAT管脚向电池提供充电电流和恒压充电电压。 7 漏极开路输出的充电结束状态指示端 。当充电结束时， 管脚被内部开关拉到低电平，表示充电已经结束；否则 管脚处于高阻态。 8 漏极开路输出的充电状态指示端 。当充电器向电池充电时， 管脚被内部开关拉到低电平，表示充电正在进行；否则 管脚处于高阻态。 9 FB 电池电压 Kelvin检测输入端 。此管脚可以 Kelvin检测电池正极的电压，从而精确调制恒压充电时电池正极的电压，避免了从电池的正极到 CN3069的 BAT管脚之间的导线电阻或接触电阻等寄生电阻对充电的影响。如果在FB管脚和 BAT管脚之间接一个电阻，可以调整恒压充电电压。 极限参数 管脚电压 0.3V to 6.5V 最高结温 .150 BAT 管脚短路持续时间 连续 工作温度 . 40 to 85 静电放电 (HBM).2KV 存储温度 . 65 to 150 热阻 (SOP8)TBD 焊接温度（ 10 秒） .300 超出以上所列的极限参数可能造成器件的永久损坏 。 以上给出的仅仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标将得不到保证，长期在这种条件下还会影响器件的可靠性。 REV 1.0 5 电气参数： (VIN=5V, 除非另外注明， TA= 40 到 85 , 典型值在环境温度为 25时测得 ) 参数 符号 测试条件 最小 典型 最大 单位 输入电源电压 VIN 4.35 6 V 工作电流 IVINBAT端无负载 400 650 950 A 电源电压过低锁存阈值 Vuvlo VIN下降 3.7 3.9 V 电源电压过低检测阈值迟滞 Huvlo 0.1 V 恒压充电电压 VREGFB端连接到 BAT端 4.17 4.2 4.23 V RISET=1.8K, 恒流充电模式 800 1000 1200 RISET=1.8K, VBAT 1.8V 50 100 150 mA 电池连接端电流 IBATVIN=0V, 睡眠模式 3 A 预充电阈值 预充电阈值 VPREFB管脚电压上升 2.9 3 3.1 V 预充电阈值迟滞 HPRE0.1 V充电结束阈值 充电结束阈值 Vterm 测量 ISET管脚的电压 0.18 0.22 0.26 V 再充电阈值 再充电阈值 VRECHFB管脚电压 VREG 0.1 V 睡眠模式 睡眠模式阈值 VSLPVIN下降 测量电压差 (VIN VBAT) 20 mV 睡眠模式解除阈值 VSLPRVIN上升 测量电压差 (VIN VBAT) 50 mV ISET管脚 VBATVHIGH超过 0.15 秒，则表示电池的温度太高或者太低，充电过程将被暂停；如果 TEMP 管脚的电压 VTEMP在 VLOW和 VHIGH之间超过 0.15 秒，充电周期则继续。 如果将 TEMP 管脚接到地，电池温度监测功能将被禁止。 确定 R1和 R2的值 R1 和 R2 的值要根据电池的温度监测范围和热敏电阻的电阻值来确定，现举例说明如下： 假设设定的电池温度范围为 TL TH， （其中 TL TH)； 电池中使用的是负温度系数的热敏电阻 （ NTC） ，RTL为其在温度 TL时的阻值， RTH为其在温度 TH时的阻值，则 RTL RTH，那么，在温度 TL时，第一管脚 TEMP 端的电压为： 在温度 TH时，第一管脚 TEMP 端的电压为： 然后，由 VTEMPL VHIGH k2 VIN (k2=0.84) VTEMPH VLOW k1 VIN (k1=0.47) 则可解得： R121THTL12THTLk)kR(R)k(kRRR2)kk(kR)kk(kR)k(kRR212TH211TL12THTL同理，如果电池内部是正温度系数（ PTC）的热敏电阻，则 RTH RTL，我们可以计算得到： R121TLTH12THTLk)kR(R)k(kRR REV 1.0 9 R2)kk(kR)kk(kR)k(kRR212TL211TH12THTL从上面的推导中可以看出，待设定的温度范围与电源电压 VIN 是无关的，仅与 R1、 R2、 RTH、 RTL有关；其中， RTH、 RTL可通过查阅相关的电池手册或通过实验测试得到。 在实际应用中，若只关注某一端的温度特性，比如过热保护，则 R2 可以不用，而只用 R1 即可。 R1的推导也变得十分简单，在此不再赘述。 再充电 当一个充电周期结束时，如果电池电压 Kelvin检测输入端 (FB)的电压低于再充电阈值时， CN3069自动开始一个新的充电周期。 恒流 /恒压 /恒温充电 CN3069采用恒流 /恒压 /恒温模式对电池充电，如图 3所示。在恒流模式，充电电流为 1800V/RISET.。如果CN3069的功耗过大，器件的结温接近 115，放大器 Tamp开始工作，自动调整充电电流，使器件的结温保持在大约 115。 漏极开路状态指示输出端 CN3069有两个漏极开路状态指示端， 和 ，这两个状态指示端可以驱动发光二极管或单片机端口。 用来指示充电状态，在充电时， 为低电平； 用来指示充电结束状态，当充电结束时，为低电平。当电池的温度处于正常温度范围之外超过 0.15秒时， 和 管脚都输出高阻态。 当电池没有接到充电器时，充电器很快将输出电容充电到恒压充电电压值，由于电池电压 Kelvin检测输入端 FB管脚的漏电流， FB管脚和 BAT管脚的电压将慢慢下降到再充电阈值，这样在 FB管脚和 BAT管脚形成一个纹波电压为 100mV的波形，同时 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 10uF时，脉冲的周期大约为 5Hz。 下表列出了两个状态指示端及其对应的充电器状态