开关型锂电池充电管理芯片HB6293

 

 

功能特性简述

• 适用于单节或两节锂离子/锂聚合物高效率电流模PWM充电器
• 0.5％的充电电压控制精度
• 可编程充电电流控制
• 恒压充电电压值可通过外接电阻微调
• 智能电池检测
• 软启动
• 开关频率600KHz 
• LED 充电状态指示
• 短路检测，保护
• 电池充电过压保护
• 输入管脚最大耐压20V
• 充电截止时间外置电容可调
• 工作环境温度范围：-20℃～70℃
• MSOP-10封装

 

 

 

 

应用

• 手持设备
• 充电器
• 移动仪器

 

概述

HB6293 为开关型单节或两节锂离子/锂聚合物电池充电管理芯片，非常适合于便携式设备的充电管理应用。HB6293 集高精度电压和电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体，采用MSOP-10封装。HB6293 对电池充电分为三个阶段： 预充（ Pre-charge ）、恒流（CC/Constant Current）、恒压（CV/Constant Voltage）过程，恒流充电电流通过外部电阻决定，恒压充电电压可通过外部电阻微调。HB6293 集成过压及短路保护，确保充电芯片安全工作。HB6293 集成智能电池检测功能及超时错误恢复功能，方便用户使用。

 

管脚定义

HB6293 MSOP-10封装

序号	符号	I/O	描述
1	STAT1	O	(STAT1) 绿	(STAT2) 红	描述
2	STAT2	O	灭	灭	没有充电或无电池
			灭	亮	正在充电
			亮	灭	充电完成
			灭	0.5Hz脉冲	故障状态 （超时和过压）
3	VCC	I	输入电源
4	GATE	O	输出开关驱动
5	GND	-	模拟地
6	TTC	-	振荡器外接电容，确定充电时间限制，当引脚接地，取消限制
7	BAT	I	电池检测输入端&电流检测输入负端
8	SNS	I	电流检测输入正端
9	ISET	I	外接电阻设置预充电，恒流充电和截止充电电流
10	VTRIM	I	外接电阻，与地或者与BAT脚之间，微调恒压值

典型应用电路

推荐工作条件

		最小	典型	最大	单位
电压范围	STAT1, STAT2, VCC	0		20	V
	VCC-GATE	0		8	V
	VTRIM, BAT, SNS	0		14	V
	ISET, TTC	0		6	V
	SNS-BAT	-0.2		0.2	V
工作结温		0		125	℃

 

 

 

电气参数

典型情况Temp=25℃ VCC=10V

参数	符号	测试条件	最小	典型	最大	单位
输入电流
VCC供电电流	IVCC	开关模式		10		mA
电池SLEEP放电电流	ISLP	VCC<VBAT+250mV or UVLO		10		uA
电压调整
输出恒压	VOREG	单节电池		4.2		V
		双节电池		8.4
输出恒压精度			-0.5%		+0.5%
电流调整
检测电阻RSNS两端电压	VIREG	快速充电 且RISET=20kΩ		100		mV
恒流设置电压	VISET	VLOWV<VBAT<VOREG		1		V
恒流设置系数	KISET			2000		V/A
预充电
预充电检测电阻RSNS两端电压	VIPRE	预充电 且RISET=20kΩ		20		mV
预充电转快充阈值电压	VLOWV	单节电池		3		V
		双节电池		6
转换延迟时间		电压上升沿		30		ms
充电截止
充电截止检测电阻RSNS两端电压	VITERM	快速充电 且RISET=20kΩ		10		mV
延迟时间		电压上升或者下降		30		ms
充电截止计时电阻RSNS两端电压	VITAPE			20		mV
延迟时间		电压下降沿		30		ms
TAPE截止计时	TTAPE			1800		s
再充电电压
再充电阈值电压	VRCH	单节电池		4.1		V
		双节电池		8.2
延迟时间		电压下降沿		30		ms
STAT1和STAT2驱动输出
低电平输出饱和电流STATx	IO	输出电压0.5V		10		mA
TTC输入
TTC系数	KTTC			4.66		H/10nF
CTTC电容	CTTC			10		nF
时间使能阈值	VTTC_EN	VTTC上升		200		mV
UVLO欠压及睡眠模式
IC使能电压阈值	VUVLO	VCC上升，单节		4.2		V
		双节电池		8.4
IC使能迟滞	VHYS	单节电池		200		mV
		双节电池		400
睡眠模式	VSLPR	VCC-VBAT上升		400		mV
	VSLPF	VCC-VBAT下降		200
PWM
开关振荡频率	FOSC			600		kHz
最大占空比	DMAX			98		%
最小占空比	DMIN			0		%
电池检测
超时错误检测电流	IDETECT	VBAT<VRCH		2		mA
放电电流	IDISCHRG1			400		uA
放电时间	TDISCHRG1			1		s
唤醒电流	IWAKE			2		mA
唤醒时间	TWAKE			0.5		s
截止放电电流	IDISCHRG2	充电截止，VBAT=<VOREG		400		uA
截止放电时间	TDISCHRG2			250		ms
保护
过压保护阈值	VOVP			117		%VOREG
短路BAT电压阈值	VSHORT	BAT下降，单节		2		V
		双节电池		4
短路电流	ISHORT	VBAT<=VSHORT		25		mA
内置温度保护阈值	TTEMP			125		℃
温度迟滞	THYS			20
GATE驱动输出
上升时间	TR	CGATE=2nF,10% to 90%		20		ns
下降时间	TF	CGATE=2nF,90% to 10%		50
驱动输出clamp电压	VCLAMP	VCC>8		VCC-7		V
		VCC<8		0

典型波形

 

图1 快冲模式开关驱动波形

 

 

 

图2 恒压模式开关驱动波形

 

 

工作流程图

功能描述

充电流程

 

电池检测

    对于电池不在的情形，BAT脚的电压会在0和VOVP之间不断翻转直到新电池插入。

 

 

睡眠模式

移除输入电源进入睡眠模式。当VCC电压低于UVLO阈值，或VCC低于VBAT+250mV，HB2393进入睡眠模式，电池放电电流达到最小。

 

充电电流设定

电池恒流充电电流值ICHARGE由下式计算可得：

    其中，VISET是ISET脚的输出电压，在恒流充电阶段为1V，在预充电阶段为0.2V。RSNS为外部电流检测电阻，KISET为增益系数，单位为V/A 。

在恒流充电电流确定之后，预充电电流为20%*ICHARGE，而充电截止电流为10%* ICHARGE。

 

充电截止电流

在恒压阶段，充电电流在RSNS电阻两端的压降减少到VITERM，HB6293内部产生EOC 信号，充电截止。

同时，当充电电流在RSNS电阻两端的压降为ITERM 的两倍时，芯片内部会产生一个TAPE 信号，如果在半个小时后充电电流仍然没有下降到ITERM，充电截至。

 

充电电压设定

电池电压检测BAT和GND脚之间的压差。

当单节电池电压低于2V，双节电池电压低于4V时进入短路电流检测模式；当单节电池电压低于3V，双节电池电压低于6V时进入预充电模式；单节电池充电截止电压为4.2V，双节为8.4V。

充电完成后，如果单节电池由于电流泄露下降到4.1V以下，双节8.2V以下时，进入再充电周期。

 

充电时间限制

HB6293对预充电和总充电时间进行可编程限制，总充电时间限制：

其中，CTTC为引脚TTC外接电容值，KTTC为系数。

预充电时间为总充电时间的1/8，如果发生充电超时，芯片进入FAULT状态，管脚2输出脉冲指示。

 

充电状态指示

开漏输出脚STAT1（绿灯）和STAT2（红灯）指示如下表。

STAT1（绿灯）	STAT2（红灯）	指示状态
灭	灭	没有充电，无电池或睡眠模式
灭	亮	正在充电
亮	灭	充电完成
灭	0.5Hz脉冲	故障状态（超时或过压）

 

超时错误恢复

由工作流程图所示，HB6293提供充电超时错误（包括预充电超时和总充电时间超时）的恢复机制。总结如下：

情况1：VBAT电压大于再充电阈值电压并发生超时错误。

恢复机制：由于电池对负载放电，自放电或者是电池移除，使得电池检测电压降到再充电阈值电压以下，此时，HB6293清除错误状态，并进入无电池检测过程。此外，上电复位可以清除这种超时错误状态。

情况2：VBAT电压低于再充电阈值电压并发生超时错误。

恢复机制：发生这种情况时，HB6293使能一个IDETECT电流。这个小电流可用来检测电池在不在。只要电池电压低于再充电电压，该电流一直保持。如果电池电压高于再充电电压，那么HB6293取消IDETECT电流，并执行情况1的恢复机制。就是一旦电池电压又低于再充电阈值电压时，HB6293清除超时错误，并进入无电池检测过程。上电复位也可以清楚这种超时错误状态。

 

输出过电压保护

HB6293内置过电压保护功能。当电池电压过高时，比如说电池突然移除时产生的过电压，该功能可以保护器件本身和其他元器件。当检测到过电压时，该功能立即关闭PWM，并指示错误。当电池电压低于再充电阈值电压时，该错误解除。

移除输入电源进入睡眠模式。当VCC电压低于UVLO阈值，或VCC低于VBAT+250mV，HB2393进入睡眠模式，电池放电电流达到最小。

 

恒压输出的微调

测出恒压输出的电流值VCV，把VCV向上微调，将微调电阻RTRIM接在VTRIM脚与地之间；把VCV向下微调，将微调电阻RTRIM接在VTRIM脚与BAT脚之间。电阻RTRIM阻值大小公式为：

• 单节电池

• 双节电池

其中R=40kΩ。

 

封装和包装尺寸