单节锂电池同步开关降压充电 IC 1 特性 同步开关降压充电 充电效率 94%(3.7V/2A) 最大充电电流 3A 充电电流外部电阻可调节 自动调节输入电流, 可兼容小电流适配器 支持 4.20V/4.30V/4.35V/4.4V 电池 支持充电 NTC 温度保护 支持 LED 充电状态指示 功率 MOS 内置 750KHz 开关频率, 可支持 1uH 电感 输入过压 欠压保护 IC 过温保护 充电超时保护 ESD 4KV 2 应用 3 简介 HM5152 是一款 5V 输入, 支持单节锂电池同步开关降压充电管理的 IC HM5152 集成功率 MOS, 采用同步开关架构, 使其在应用时仅需极少的外围器件, 并有效减小整体方案的尺寸, 降低 BOM 成本 HM5152 的升压开关充电转换器工作频率 750KHz, 最大充电电流是 3A,5V 输入,3.7V/2A 转换效率 94%; 可通过外部电阻设置充电电流 HM5152 输入电压为 5V, 输入可以智能调节充电电流, 防止拉挂适配器 HM5152 采用 ESOP8 封装 单节锂电池 / 锂离子电池充电 图 1 简化应用原理图
4 引脚定义 1 2 3 D1 TEST D2 power PAD VIN SW ICHG 4 5 NTC BAT 8 7 6 ESOP8 图 2 HM5152 引脚图 Pin Name Pin Number Pin Description D1 1 LED 驱动引脚 / 电池类型选择 (HM5152-VS) TEST 2 测试引脚, 接 1K 电阻到电池正极 D2 3 LED 驱动引脚 NTC 4 NTC 温度保护, 接 NTC 电阻 BAT 5 连接锂电池正极 ICHG 6 充电电流设置引脚 SW 7 DC-DC 开关引脚 VIN 8 5V 充电输入引脚 EPAD -- GND
5 极限参数 参数 符号 值 单位 端口输入电压范围 V IN -0.3 ~ 6.5 V 结温范围 T J -40 ~ 150 存储温度范围 Tstg -60 ~ 150 热阻 ( 结温到环境 ) θ JA 60 /W 人体模型 (HBM) ESD 4 KV * 高于绝对最大额定值部分所列数值的应力有可能对器件造成永久性的损害, 在任何绝对最大额定值条件下 暴露的时间过长都有可能影响器件的可靠性和使用寿命 6 推荐工作条件 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 输入电压 V IN 4.5 5 5.5 V 充电电流 I CHRG 0 2.1 3 A * 超出这些工作条件, 器件工作特性不能保证 7 电气特性 除特别说明,TA=25,L=1uH,V IN =5V,V BAT =3.7V 参数符号测试条件 最小 值 典型 值 最大 值 单位 充电系统 输入电压 V IN 4.5 5 5.5 V 充电目标电压 V TRGT 4.15 4.2 4.23 V 默认充电电流 I CHRG- V IN =5V,V BAT =3.7V,R ICHG =NC 1.8 2.1 2.4 A 充电开关频率 f s 650 750 850 KHz 涓流充电电流 I TRKL V IN =5V,V BAT =2.7V 50 100 300 ma 涓流截止电压 V TRKL 2.9 3.0 3.1 V 再充电阈值 V RCH 4.08 4.1 4.13 V 充电截止时间 T END 20 24 28 Hour 输入欠压保护电压 V IN-UVLO 4.4 4.5 4.6 V 输入过压保护电压 V IN-OVP 5.5 5.6 5.7 V
PMOS 导通电阻 r DSON 30 35 40 mω NMOS 导通电阻 25 30 35 mω 电池输入待机电流 I STB V IN =0V,V BAT =3.7V 30 40 50 ua LED 显示驱动电流 I L1 I L2 I L3 3 5 10 ma 热关断温度 T OTP 上升温度 110 135 150 热关断恢复温度 T OTP 下降温度 70 85 100
8 功能描述 框图结构 L=1uH SW BAT VIN PMOS VBAT+ Charger driver NMOS SYSTEM CONTROL NTC ICHG LED driver NTC ICHG D2 D1 图 3 HM5152 内部框图 同步开关降压转换器 HM5152 集成一个 Buck 同步开关降压充电控制器, 开关频率 750KHz,5V 输入,3.7V/2A 输出时效率为 94%
HM5152 充电效率曲线 VIN=5V 97 96 95 n(%) 94 93 92 1A 充电电流 2A 充电电流 3A 充电电流 91 90 3.05 3.15 3.25 3.35 3.45 3.55 3.65 3.75 3.85 3.95 4.05 4.15 BAT 电压 (V) 充电过程 HM5152 采用完整的 CC/CV 充电模式 当电池电压低于 3V 时, 进入涓流充电模式, 以 100mA 的充电电流对电池充电 当电池电压大于 3V 后, 进入恒流充电模式, 以设定的恒流充电电流对电池充电 当电池电压接近 4.2V, 且充电电流小于 300mA, 进入恒压充电模式 进入恒压模式后, 每过 4 分钟后就停止充电, 并检测电池电压是否高于 4.15V: 如果高于 4.15V, 就停止充电 ; 否则, 就继续充电, 然后再过 4 分钟后检测 当电池充满后, 如果检测到电池电压低于 4.1V, 又会开启给电池充电 充电保护 HM5152 具有完善的保护功能 内置软启动功能, 防止在启动时的冲击电流过大引起故障, 集成输入过压 欠压, 过温等保护功能, 确保系统稳定可靠的工作 HM5152 集成 VIN 输入欠压保护, VIN 输入环路会自动调整充电电流, 当 HM5152 检测到输入电压 ( 第 8 脚上电压 ) 低于 4.5V 后, 就会减小充电电流, 使输入电压 ( 第 8 脚上电压 ) 稳定在 4.5V, 确保不会将适配器拉死 HM5152 集成 VIN 输入过压保护, 当 HM5152 检测到输入电压 ( 第 8 脚上电压 ) 高于 5.6V 后, 就会停止充电
HM5152 集成 NTC 温度保护功能, 配合 NTC 热敏电阻, 当检测到温度在 0~43 度范围内时正常充电 ; 当温度高于 43 度时, 充电电流减小一半 ; 当温度高于 45 度时, 停止充电 HM5152 集成充电超时保护 : 当充电时间超过 24 小时后, 会强制停止充电 HM5152 集成过温保护功能 : 当 HM5152 检测到芯片温度达到 135, 会停止充电 ; 当温度下降到 85, HM5152 才认为温度恢复正常, 重新开始充电 ; 电池类型选择 ( 仅 HM5152-VS 的型号支持 ) HM5152 默认支持 4.2V 的锂电池,HM5152-VS 支持通过在 D1( 第 1 脚 ) 上接不同阻值的下拉电阻, 来选择对应 的电池类型, 其与 LED 显示输出复用, 如典型应用原理图 : D1( 第 1 脚 ) 上的 RVSET 电池类型选型 ( 电池充满电压 ) NC 4.2V 43K 1% 4.3V 75K 1% 4.35V 100K 1% 4.4V 恒流充电电流设置 恒流充电电流 I CC 可以通过 ICHG 引脚外挂电阻 R ICHG 来设定, 所设定的电流是电池端恒流充电电流 : I CC =135000 / R ICHG ICHG RICHG ICHG=135000 / RICHG 典型电流推荐电阻 : ICHG 端电阻 R ICHG 电池端恒流充电电流 I CC 135Kohm 1A 91Kohm 1.5A 45Kohm 3A NC 默认值 2.1A
充电 NTC HM5152 支持 NTC 保护功能, 通过 NTC 引脚检测电池温度高低, 当检测温度超过设定的温度时, 关闭 charger NTC HT VH=0.56v R2 20uA RNTC 比较器 MT LT VM=0.60v VL=1.32v 如果测量到 NTC pin 上电压高于 1.32v, 则表示电池温度过低 如果测量到 NTC pin 上电压低于 0.60v, 则表示电池温度偏高 如果测量到 NTC pin 上电压低于 0.56v, 则表示电池温度过高 图 4 NTC 框图 当 NTC 检测到温度在 0~43 度范围内正常充电 当温度高于 43 度时, 充电电流减小一半 ; 当温度 高于 45 度时, 停止充电 如果不需要 NTC 功能, 可以将 NTC 用 51K 电阻接地,NTC 引脚不能浮空, 否则可能导致充电异常 从 NTC 放出 20uA 电流,NTC 上外接一个电阻到 GND, 该电流在电阻上产生的压降来判断温度范围 举例 : RNTC=100K @25 的热敏电阻 (B=4100), R2=82K, 对应的温度和 NTC 电压 : 温度 ( 度 ) 内部判断电压 (V) -20 1.52-15 1.49-10 1.44 0 1.32 43 0.60 45 0.56 50 0.49 55 0.43 60 0.38 65 0.33 充电 LED 指示 HM5152 支持 1 颗或 2 颗 LED 指示灯 : 2 灯 状态 D1 D2 充电充电过程亮灭 1 灯 充满灭亮
状态 D1 充电 充电过程 0.5Hz 闪烁 充饱 亮 9 典型应用原理图 R2 C6 的作用 : 可以吸收充电器插入瞬间产生的高压脉冲, 保护 HM5152 VIN 输入 4.5~5.5V RVSET NC( 不接 ) 43K 75K 100K 电池类型 4.2V 4.3V 4.35V 4.4V R2 2R C6 10uF C1 10uF 两灯模式 HM5152-VS 可以通过在 LED1(PIN 1) 上接不同的电阻 RVSET, 来选择电池类型 ( 充满电压 ) C1 C2 靠近 HM5152 放置, 且 C1 C2 的地到 HM5152 底下 EPAD 的地回路要尽可能小 VIN C2 22uF D1 D2 R3 82K RVSET 100R 100R D1 D2 NTC 如不需要 NTC 功能,NTC PIN 不能悬空, 要用 51K 电阻接地 8 1 3 4 RNTC 100K@25 B=4100 HM5152 9(EPAD) 一灯模式 D1 VBAT 7 5 6 SW BAT ICHG 100R 1K RICHG D1 D2 L1 1uH R1 0.5R C3 22uF TEST 2 1K VBAT C4 22uF VBAT 可以通过 RICHG 来设置充电电流 I CC =135000 / R ICHG RICHG 135K 91K 45K NC 充电电流 1A 1.5A 3A 2.1A( 默认值 ) 图 5 典型应用原理图
10 封装信息 SYMBOL MILLIMETER MIN NOM MAX A -- -- 1.65 A1 0.05 -- 0.15 A2 1.30 1.40 1.50 A3 0.60 0.65 0.70 b 0.39 -- 0.48 b1 0.38 0.41 0.43 c 0.21 -- 0.25 c1 0.19 0.20 0.21 D 4.70 4.90 5.10 E 5.80 6.00 6.20 E1 3.70 3.90 4.10 e 1.27BSC L 0.50 0.60 0.80 L1 1.05BSC θ 0 -- 8º D1 -- 2.09 -- E2 -- 2.09 --