引脚排列图 典型应用电路 (1A) 典型应用电路 (2A) Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 2

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1 移动电源专用管理 IC(PowerBank IC) 概述 ZS6599 是一款应用于移动电源, 集成了锂电池充电管理,DC-DC 升压限流, 电池电量显示及按键控制为一体的便携式电源管理 IC ZS6599 是以开关方式进行充电, 集成了包括涓流充电, 恒流充电和恒压充电全过程的充电方式, 浮充电压精度在全温度范围可达 ±1%, 并且具有充电电流纹波小, 充电效率高等优点, 配合适当的外围器件可以达到 2A 甚至更高的充电电流 在充电状态下, 如果输出 USB 同时接了负载, 手动按下按键,ZS6599 的动态路径调整功能会智能分配输入电流优先提供给负载, 如果负载电流增大, 则会自动关闭充电, 有效地限制了输入电流, 防止损坏供电的适配器或者 USB ZS6599 的 DC-DC 升压可达到 ±1% 的精度 ( 除去外围分压电阻的精度 ), 可以提供高达 90% 以上的升压转换效率, 同时具有精确的升压限流功能 ZS6599 配置了 4 个 LED 恒流驱动端口, 智能显示电池电量, 芯片内置逻辑锁定功能, 防止电量指示的状态不稳, 同时集成了电池真实电压追踪技术, 跟踪电芯内部真实电量, 防止充放电造成的电压偏差 充电时电量指示灯常亮, 外部输入电源去掉时, 如检测到移动电源没有向外部供电, 则一段时间自动进入待机状态, 待机电流为 20uA, 可有效延长电池静态放置时间 此时, 短按按键可启动升压同时点亮电量指示灯, 指示灯会根据输出关断自动熄灭或通过短按按键熄灭 ZS6599 具有多重保护设计, 包括负载过流保护, 软启动保护, 输入过压保护, 输出短路保护等, 同时芯片端口设计了高性能的 ESD 保护电路, 使得该款芯片具有极高的可靠性 ZS6599 电路外围极其简单, 只需要几颗电容, 两颗采样电阻, 电感和输出控制 MOS 即可 简化了板子电路, 使生产变得极为简单 ZS6599 目前提供了 ESOP16 散热片封装 主要特点 内置开关 MOS, 外围电路简单 最高输入电压 7V 待机电流 26uA 高精度电流采样 软启动功能 涓流 / 恒流 / 恒压三段式充电 充电浮充电压精度 ±1% 动态路径电流平衡功能 输入电源掉电电池自动升压供电 整体方案升压最高效率可达 95%@1A 升压输出限流功能 负载过流 / 短路保护 USB 输出过压保护 按键检测手机功能 空载检测关断功能 精确逻辑控制的四格电量显示 先进的电池真实电压追踪技术 用途 移动电源 UPS IPAD,MID 备用电源 MP3,MP4, 游戏机, 数码相机等其他移动电源 Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 1

2 引脚排列图 典型应用电路 (1A) 典型应用电路 (2A) Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 2

3 引脚功能分配 引脚符号引脚名称引脚功能 1 OUT 升压输出引脚 2 SYS 芯片系统电源引脚 3 SW 开关 MOS 输出, 接电感 4 PGND 芯片功率地 5 SNS 高端电流采样引脚 6 TAP 按键信号输入引脚 7 BAT 电池正极引脚 检测电池电压和充电电流 8 WLED 手电控制正极引脚, 不用时需接地 9 OPT 功能选择引脚, 默认悬空 10 LED100 电量显示 LED 的控制引脚 4 11 LED075 电量显示 LED 的控制引脚 3 12 LED050 电量显示 LED 的控制引脚 2 13 LED025 电量显示 LED 的控制引脚 1 14 CS 负载电流检测引脚 15 CTR USB 输出的控制引脚 16 VIN 输入电源引脚 选型信息 型号 电池过冲保护电压 放电时电量显示方式 空载检测采样方式 ZS V 按键亮 8S 后手动熄灭 跳频采样 (RCS=10mR@2A) Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 3

4 极限参数 参数 符号 典型值 单位 输入电压 V IN -0.3~7 V 输入电压 V SYS -0.3~7 V 工作温度范围 T OP -40~85 C 工作结温范围 T J -40~150 C 储存温度 T ST -55~150 C 引脚焊接温度 (10 sec) T LEAD 300 C 推荐工作状态 参数 符号 典型值 单位 输入电压 V IN 4.8~5.5 V 工作温度范围 T OP 0~85 C 电气特性 ( 测试条件 :T A =25 C, V IN =5V, 除特别指定 ) 符号特性测试条件最小经典最大 V IN 输入电压范围 V I CC 芯片工作电流 VIN =5V 充电状态 VIN =0V 升压状态 VIN =0V 关闭状态 V UVLO-RS 电源欠压门槛 VIN 从低到高 4.35 V V UVLO-DN 电源欠压门槛 VIN 从高到低 3.60 V V REV-HYS I LED 防反灌管关闭迟滞门槛 防反灌管开启迟滞门槛 LED025~LED050 端口电流 单 位 ma ma ua VIN 从高到低 30 mv VIN -VBAT<100mV VIN 从低到高 170 mv VIN -VBAT>200mV LED025~LED ma 端口电压高于 1V Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 4

5 符号特性测试条件最小经典最大 V IN-OVP 输入过压保护电压 输入电压升高板端电压 V I BAT=0mA I TAP TAP 端口电流 端口接到 GND V IN =5V ua V IN =0V,V BAT =4.2V ua V TAP TAP 端口电压 端口悬空 V IN =5V V V IN =0V,V BAT =4.2V V V BAT 浮充门槛电压 V I CONST 恒流充电电流 ( 电池端 ) Rs=0.02Ω A I TRKL 涓流充电电流 Rs=0.02Ω ma I FULL 充电判饱电流 Rs=0.02Ω ma 单 位 V TRKL V RECHG V CUR_BALANCE 涓流转恒流 V BAT 从低到高 V 充电电压门槛 V BAT 从高到低 V 复充门槛电压 V BAT 从高到低 V V BAT 从低到高 V 充电电流调整的电压门槛 V CS 由低到高 mv V CS V CSN V CS 由高到低 mv F LED 充电时 LED 闪烁频率单灯闪烁方式 Hz T TAP 手动按键短按时间 ms 手动按键长按时间 ms T BSTDEL 自动升压启动延时时间 ms T HOLD 升压电量显示的保持时间 S V NOLOADOFF 空载检测电流门槛 V CCS =V CS V CSN WAFER TEST mv F NOLOAD 空载频率 ( 灯不亮 ) KHz T NOLOADOFF 空载关闭升压系统的等待时间 V CS V CSN<2.0mV S V BSTL 升压空载启动最低电压 2.95 V V LOWQOFF 放电时关机电压 V T LOWQOFF 电池电量不足关闭升压系统的延时 S 时间 V LOWQ_FLASH 电池电量不足 LED 闪烁电压 V BAT<3.35V V F LOWQ_FLASH 电池电量不足 LED 闪烁频率 V BAT<3.4V Hz T OFF_SLEEP 升压系统关闭后进入待机状态的延 S 时时间 V LOAD-LIMC 负载限流时的电压检测门槛 V CS mv V CSN V LOAD-OVC 负载过流时的电压检测门槛 V CS mv V CSN T OVC-OFF 负载过流关闭升压等待时间 V CS V CSN> V LOAD-OVC S T POWOFF 关闭升压系统后进入待机状态的延 S 时时间 Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 5

6 系统图框 ZS6599 状态转换图 功能描述 充电管理 1. 充电功能 ZS6599 用开关方式对电池进行涓流 / 恒流 / 恒压三段式充电 当电池电压低于 3V 时进行涓流充电 ; 当电池电压高于 3V 时进行恒流充电 ; 当电池电压接近 4.2V 时进行恒压充电, 此时充电电流开始逐渐减小, 当电流减小到恒流充电电流的 1/10 时,4 个 LED 灯全部常亮, 指示电池已经充饱 充饱时芯片终止充电, 等待电池电压降低到一定电压 (V RECHG ) 时进行复充 (Recharge) 2. 充电电流设定对电池充电的电流大小由芯片的 SNS 引脚和 BAT 引脚之间的采样电阻 R S 来设定 恒流充电电流 I Charge 由下式决定 : VSNS _ CHG ICHARGE = R S 涓流充电电流为 I CHARGE 的 1/8, 充饱判断电流为 I CHARGE 的 1/10 V SNS_CHG = 20mV Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 6

7 3. 充电软启动功能当电池直接进入恒流充电时,ZS6599 会控制充电电流逐渐增大到设定值, 避免了瞬间大电流冲击引起的各种问题 4. 按键边充边放功能 ZS6599 具有按键启动边充边放功能, 保证了 USB 端负载的优先供电 如果充电过程中, 输出 USB 同时接有负载要给负载供电, 可通过按键激活边充边放,ZS6599 会控制系统给电池充电同时供电给负载 ; 如果负载所需电流值超过 V CCS >3.7mV,ZS6599 会控制系统优先供电给负载, 同时逐渐减小充电电流直到不充电, 让全部输入电流供给负载, 同时达到了输入限流的效果, 如果 V CCS <3.2mV, 芯片会控制恢复电池充电 当移动电源充电时, 短按按键, 芯片会控制关闭充电, 同时打开输出 USB 端口, 检测是否有便携设备接在 USB 口, 如果有则优先对其供电, 如果没有, 经过 15s 后恢复电池充电 升压功能 ZS6599 具有同步升压功能, 可将单节锂电池 2.9V 到 4.2V 之间的电压升压到 5V 输出, 给负载供电 电池电压低于 2.9V 时, 芯片系统将判断为电池电量不足, 停止升压 当 VIN 电压低于 3.5V 时, 系统将判断为电源适配器掉电, 并启动升压电路 1. 升压恒流功能升压时,ZS6599 通过 CS 和 CSN 检测负载电流, 如果负载电流逐渐增加, 到达限流值时输出电压会下降, 直到不升压 ( 同步整流 PMOS 常开 ) 限流值的计算: I LIM = R 同时要满足 : V OUT MAX V I BATMIN CS OUTMAX 0.08 = IBAT < I = MAX BATLIM R 2. 放电过流保护和短路保护功能负载电流超过限流电流继续增大, 当 CS 与 CSN 两端的压差超过 30mV, 且维持时间超过 1S, 则系统启动负载过流保护功能, 芯片关闭 USB 的输出通路, 进入待机状态 过流值的计算公式 : I OCP =0.026/R CS 3. 升压软启动功能芯片有升压软启动功能, 在启动升压时, 电流会逐渐增加到最大值, 保证系统工作的稳定 4. 空载检测功能当 CS 与 CSN 两端的压差低于 2mV 且持续 60s 时, 芯片判断外部负载消失, 进入待机状态 保护功能 1. 充电 USB 短路保护当充电时 USB 发生短路, 芯片会关闭 USB 输出, 熄灭电量指示灯, 同时继续为电池充电 ; 短路解除后, 短按按键可以解除短路保护状态,USB 输出打开, 电量指示灯亮起,15s 后恢复充电 2. 升压 USB 短路保护当电池升压时,USB 发生短路, 芯片会关闭升压, 进入待机状态 ; 短按按键可以解除短路保护状态 3. 二级短路保护在某些极限状态下发生 USB 短路, 芯片检测不到短路状态, 但仍然可以关闭 USB 输出, 短路解除后会自动恢复原来状态, 保护器件不被损坏, 电池端也不会出现大电流, 保护器件不会损坏 4. USB 过压保护输入电压过高, 超过 6V 时 ( 板端采电压 ), 芯片会控制关闭 USB 输出, 停止充电, 防止接在 USB 的便携设备因为过压而损坏, 指示灯闪烁, 提示输入电压异常 输入电压下降到 5.6V 以下正常后状态解除 电池电量智能显示功能 ZS6599 可以恒流驱动 4 路 LED 灯, 每路电流为 2.5mA,LED 灯的亮灭变化表示电池电量 S Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 7

8 1. 电池充电显示方式 : 电池电压 电量 LED025 LED050 LED075 LED100 频率 <3.62V 0%~25% 闪烁 灭 灭 灭 1Hz 3.62V~3.82V 25%~50% 常亮 闪烁 灭 灭 1Hz 3.82V~4.03V 50%~75% 常亮 常亮 闪烁 灭 1Hz 4.03V~4.2V 75%~100% 常亮 常亮 常亮 闪烁 1Hz 4.2V 100% 常亮 常亮 常亮 常亮 2. 电池放电显示方式 : 电池电压 电量 LED025 LED050 LED075 LED100 频率 >4.03V 75%~100% 常亮 常亮 常亮 常亮 3.82V~4.03V 50%~75% 常亮 常亮 常亮 灭 3.62V~3.82V 25%~50% 常亮 常亮 灭 灭 3.46V~3.62V 10%~25% 常亮 灭 灭 灭 2.92V~3.46V <10% 快闪 灭 灭 灭 4Hz <2.92V <1% 闪 4s 后灭 灭 灭 灭 4Hz 手电筒功能长按 2s WLED 为高电平手电开启, 再次长按 2s WLED 为低电平手电关闭, 不用手电功能时请接地 系统其他控制功能当一个灯以 4Hz 频率开始闪烁时, 表示系统内部电池电量不足 ( 即电池电压已经低于 3.4V), 需要充电 电池继续放电, 当电压低于 2.9V 时, 升压系统关闭,LED 灯闪烁 4 秒钟后, 系统进入待机状态 在无电源的情况下, 短按按键, 启动 5V 升压系统给负载供电, 同时 LED 灯显示当前电量, 再一次短按手动开关或者升压关闭时, 灯会熄灭 典型应用举例 (1A) Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 8

9 典型应用举例 (2A) 电阻的选择 RS 和 RCS 的精度影响采样电流的精度, 因此推荐使用 1% 精度的电阻 ; 对于封装, 请根据电阻实际的功率计算, 也可以用两个并联的形式分散热量 例如 :RS=10mΩ, 在升压时流过电流最大为 4A, 则它最大功耗是 mΩ=160mW, 可选择 1206 封装的电阻 电容的选择 CBAT,CSYS,COUT 电容为滤波电容, 可使用陶瓷电容, 耐压选择 10V( 推荐 ) 或 6.3V 在成本允许的条件下, 增大 CSYS( 优先 ) 和 CBAT 会使系统更加稳定 ; 如果对升压输出纹波要求不高, 也可略微减小 COUT; 如果针对输出更大电流的方案, 要将电容值相应增大 任何情况下, 选择质量较差的电容都可能会引起整个系统性能下降, 使用寿命缩短, 甚至无法正常工作, 所以请慎重选择电容 输出管 NMOS 的选择 : 对于 U2, 因为它工作在直流条件下, 因此只需考虑导通电阻足够小即可, 推荐使用导通电阻小于 40mΩ 的管子, 如 A03400 或 FS8205 等 电感 L1 的选择 : 推荐使用 2.2uH 的电感, 注意最高频率尽量控制不要超过 1.0MHz 电感最好使用屏蔽电感, 这样会对布板和生产的要求降低 非屏蔽的电感会产生电磁场, 电感绕线的方向会改变磁场的方向, 干扰芯片的环路 如果一定要使用非屏蔽电感, 需要 SNS 和 BAT 走线尽量远离电感, 同时保证电感绕线方向是一致的, 如果无法保证, 则电感两个方向都要经过一定的实验和试产, 以验证板子的可靠性才可进行大批量生产 输出电流调整 : 因为没有单独采样线接到 RCS 负端, 实际限流值会小于计算值, 具体跟布板有关, 可以通过减小 RCS 值或者 CRCS 并联的电阻调整 升压带载测试 : 因为芯片增加了两级短路保护, 所以对升压带载测试时有一定要求 : 如果 USB 接大电容负载 ( 某些型号的负载仪电容非常大 ), 有可能误判短路保护 用电压源模拟电池时, 各种型号电源的瞬态响应不同, 电源线的阻抗也可能比较大, 在升压带 CC 或 CR 负载或者带载启动时, 也有可能出现短路保护的情况, 带 CV 负载不会出现这种情况 实际应用时, 由于接的是电池,CC 或 CR 的情况会改善,CV 仍然不会有问题 一般便携设备输入电容都比较小, 同时它们会检测输入电压, 如果输入电压不够时不会充电, 因此表现的是类似 CV 的特性, 所以实际移动电源成品给便携设备充电时不会出现误判短路的情况 Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 9

10 PCB 布板注意事项 大电流回路大电流回路指开关时走大电流的器件和走线, 在此系统中由 L1,RS,RCS,CBAT,CSYS,COUT 及他们之间的连线构成, 他们的布线要尽量宽和短, 高频开关 ( 电流不连续 ) 通路不要过通孔, 及 CBAT,CSYS, L1,RS 必须在 PCB 的同一面, 且要放在一起 SYS 和 PGND ZS6599 的 SYS 和 PGND 引脚分别是芯片驱动部分的电源和地, 在开关工作时会有瞬间大电流流入和流出, 因此布板时 CSYS 要尽量靠近芯片的 SYS 和 PGND,SYS 和 PGND 分别单独抽头引线到 CSYS 的正端和负端, 中间不能穿过大电流回路, 布线尽量宽和短, 尽量不要过通孔 CSYS 的负端,CBAT 的负端,PGND 尽量靠近, 不要过孔 SNS 和 BAT SNS 和 BAT 采样充电电流, 要从 RS 正负端单独引线并行到芯片, 中间不能引线到其它部分 SNS 和 BAT 要远离高频信号线或通过地线隔离, 如 PGATE,NGATE,SW 等, 尽量绕开远离电感, 尤其是非屏蔽的电感 CS 采样 CS 采样负载电流, 要从 RCS 单独引线, 具体与 SNS 和 BAT 同理 散热由于芯片内置功率 MOS 管, 封装为散热片 ESOP16 封装, 在布板时 PCB 芯片散热片最好能裸铜过孔散热处理 封装信息 ESOP16 Revision ZS6599 v01 SHENZHEN ZASEM MICROELECTRONICS CO.,LTD. Page 10

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