开关型锂电充电IC

开关型2/3/4节锂离⼦/锂聚合物充电管理芯⽚1、HB6295功能简述1.1、特性

●适⽤于2、3、4节锂离⼦/锂聚合物⾼效率充电器设计● 0.5％的充电电压控制精度

●恒压充电电压值可通过外接电阻微调●智能电池检测●外置功率MOSFET●开关频率400KHz

●可编程充电电流控制，最⼤充电电流可达4A●输⼊最⼤电流限制● 98%最⼤Duty

●防反向保护电路可防⽌电池电流倒灌● NTC 热敏接⼝监测电池温度● LED充电状态指⽰●输⼊管脚最⼤耐压28V

●⼯作环境温度范围：-20℃～70℃● QFN-24封装形式1.2、应⽤●⼿持设备，包括医疗⼿持设备

● Portable-DVD、PDA、移动蜂窝电话及智能⼿机●笔记本电脑●⾃充电电池组●独⽴充电器1.3、概述

HB6295为开关型2、3、4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。HB6295外置功率MOSFET、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QFN-24封装形式。HB6295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，最⼤充电电流为4A. HB6295 集成最⼤输⼊电流限制、短路保护，确保充电芯⽚安全⼯作.HB6295集成NTC热敏电阻接⼝，可以采集、处理电池的温度信息，保证充电电池的安全⼯作.2、HB6295应⽤电路

图2.1、HB6295应⽤⽰意图3、管脚定义

图3.1.1、HB6295管脚分布图表3.1.1、HB6295管脚描述序号符号I/O 描述

1 CELL I 充电电池节数调整2 REF42 O 参考电平

3 ISETIN I 充电电流调整，利⽤电阻分压使输⼊电压在0到4.2v之间，对充电电流进⾏调整4 AGND I 模拟地5 CS I 电流检测正端输⼊

6 BATT I 电池电压检测，电流检测负端输⼊7 VTRIM I 恒压充电电压微调8 CSAV O 平均充电电流检测9 CCI O 充电电流调整环路补偿管脚10 CCS O 输⼊电流调整环路补偿管脚11 CCV O 电压调整环补偿管脚12 THM I 电池温度检测输⼊管脚

13 SLEEP O 输⼊电压低于电池电压，输出⾼阻14&15 STAT1 O (STAT1)绿(STAT2)红描述STAT2 O 灭灭没有充电或者⽆电池灭亮正在充电亮灭充电完成

灭脉冲1(0.5Hz) 故障状态灭脉冲2(2.0Hz) 电池温度异常

16 TIMER O 外接电容到地，对充电时间进⾏控制17 PGND I 功率地18 DLO O 同步整流管驱动19 DHI O ⾼端PMOS管驱动

20 DCIN-6 O DHI驱动低电平，⽐输⼊电压低6v，对PMOS管栅极电压进⾏限制21 CSSN I 输⼊电流检测负端输⼊22 CSSP I 输⼊电流检测正端输⼊23 DCIN I 电源输⼊

24 V55 O 外接稳压电容，内部逻辑电源5、HB6295电⽓特性和推荐⼯作条件表5.1.1、HB6295推荐⼯作条件

参数最⼩值典型值最⼤值单位备注电源电压9 12 28 V /环境温度-20 70 ℃/6、HB6295性能参数

表6.1.1、HB6295性能参数(Ta=25℃)参数符号测试条件最⼩典型最⼤单位输⼊电流DCIN供电电流I DCIN 5 mASLEEP模式电流I SLPV I(BAT)=8.4V 15uA V I(BAT)=12.6V 30V I(BAT)=16.8V 45电压调整

输出电压V OREG/ 4.2 V/cell 输出电压精度-0.5% +0.5%充电电流

恒流充电电流I CHG200 2000 mA 检流电阻R SNS两端电压V IREG V ISETIN=4.2V 200 mV 预充电电流预充电转快速充电阈值电压V LOWV 2节电池 6 V 3节电池94节电池12 V

预充电电流范围I PRECHG40 400 mA 充电截⽌电流

充电截⽌电流范围I TERM25 250 mA 截⽌电流系数I TERM/I CHG1/8 mV 再充电电压再充电阈值电压V RCH 4.1 V/cell TIMER输⼊

TIMER系数K TIMER 4.66 H/10nF C TIMER电容C TIMER10 nF PWM振荡频率400 KHz 最⼤占空⽐D MAX98％最⼩占空⽐D MIN1％电池检测

时间错误时的电池检测电流I DETECT 5 mA 放电电流I DISCHARG 1 mA 放电时间T DISCHARG 1 S唤醒电流I WAKE 5 mA 唤醒时间T WAKE0.5 S保护

过压保护阈值117 ％V OREG 电流限值 3.5 A短路电压阈值 2 V/cell 短路电流30 mA7、⼯作流程图YesNoNoPOR

VCC>VBAT 任何时候都检测停⽌充电；使能IDISCHG2,时间为tDISCHG2指⽰正在充电

CC/CV 预充电I PRECHAG指⽰正在充电睡眠模式

睡眠模式指⽰两灯都不亮

检测电池温度是否超过52度？VBATYesYesYesYesYesYesNoNoYesNoNoNoNoNoYesNoNoYes

电池检测检测电池是否在？指⽰电池不在NoYes

启动预充电时间计数

检测电池温度是否超过52度？暂停充电指⽰电池温度过⾼暂停充电暂停充电指⽰电池温度过⾼暂停充电

检测电池温度是否超过52度？VBAT指⽰正在充电

检测电池温度是否超过52度？检测电池温度是否超过52度？暂停充电指⽰电池温度过⾼暂停充电VBAT

启动快速充电时间计数

快速充电时间是否到？预充电时间是否到？NoYes

错误状态使能I DETECT 指⽰错误状态

VBAT>V RCHVBAT>V RCH

取消I DETECT 指⽰错误状态充电完成指⽰充电结束电池移除指⽰电池不在错误状态指⽰错误状态置换电池？VBATYesNoYesNoYesNoVBATYesNo

图7.1、充电流程图8、HB6295功能描述8.1、锂电池充电介绍

图8.1、锂电池充电曲线⽰意图

锂电池充电过程主要分为三个阶段：预充、恒流充电和恒压充电.当电池电压过低，需要⼩电流对电池进⾏唤醒充电，恢复深度放电的电池，即电池预充电阶段.恒流充电阶段充电电流保持恒定，同时电池电压不断上升.当电池电压达到⼀定设定的恒压值时进⼊恒压充电阶段，此时充电电流不断下降，直到电流⼩到充电截⾄电流时停⽌充电，在这个过程中电压会略有上升.8.2、预充电电流

上电后，如果电池电压低于V LOWV 阈值电压，HB6295启动⼀个预充电过程对电池充电，预充电电流为I PRECHG .预充电时间（t PRECHG ）为总充电时间的1/8.当TTC 接地时，总的充电时间没有限制，预充电时间T PRECHG 固定为40分钟.如果充电时间超过T PRECHG ，电池电压仍低于V LOWV，HB6295停⽌充电并指⽰错误，引脚RED 输出⼀个频率为0.5Hz 的脉冲.上电复位和更换电池都将能退出错误状态. 预充电电流为恒流充电电流的1/5.8.3、恒流充电电流设定

电池充电的电流值I CHG ，由外部电流检测电阻R SNS 和管脚ISETIN 的输⼊电压共同设定.设置充电电流，我们⾸先选择R SNS ，R SNS 太⼤会降低充电效率，太⼩则影响检测精度，⼀般取0.1Ω.确定了R SNS 之后，可以通过下⾯的公式计算恒流充电电流.SNSR 20ISETINV CHG I ?=

如确定R SNS 为0.1Ω，当管脚ISETIN 接4.2V 参考电压时，此时恒流充电电流为2A.8.4、充电电压设定 电池电压低于3.0V （双节电池低于6V ）时进⼊预充电模式；充电截⾄电压4.2V/CELL ；

当充电完成后，如果电池由于电流泄漏电压降到4.1V/CELL 以下时，进⼊再充电周期.8.5、充电时间限制

HB6295内部对预充电和总充电时间进⾏限制，总的充电时间限制：T CHARGE =C TTC ?K TTC

其中，C TTC 为引脚TTC 接的电容值，K TTC 为系数. 当外接10nF 电容时，充电时间为4.66⼩时,如果要延长限制时间，则可以按⽐例增加TTC 脚的外接电容.预充电的时间为总充电时间的1/8，如果在这个时间⾥⾯相应的充电周期没有完成，芯⽚进⼊FAULT 状态.管脚RED 输出脉冲指⽰.8.6、充电截⽌电流

在恒压阶段，充电电流值减少到I TERM 时，HB6295内部产⽣EOC 信号，充电截⽌.充电截⽌电流可通过管脚CSAV 外接电阻设置：CSAV

SNS TERM R R I ?=480

8.7、电池检测 对于电池包可移除的应⽤场合，HB6295提供⼀种智能检测电池包的⽅案.上电或 VrchV BAT检测到电池开始充电

V BAT >V OREG 施加I WAKE检测到电池开始充电电池不在YESNOYESYES

上电时或者由于电池移除及电池放电使V BAT 下降到Vrch 以下时启动电池检测NO

图8.2、电池检测流程图

充电完成后，电池电压检测脚的电压保持在再充电阈值电压V RCH 以上.由于电池放电或者是电池移除，导致电池电压检测脚的电压低于再充电阈值电压时，HB6298A 启动电池检测过程，如图8.2所⽰.该检测过程，先使能⼀个周期时间为T DETECT 的检测电流(I DETECT )，并检查电池电压是否低于短路阈值电压（V SHORT ）.如果电池电压⾼于V SHOTR ，则检测到电池，启动充电过程，否则，说明电池不在，启动下⼀步检测过程，使能⼀个周期时间为T WAKE 的唤醒电流（I WAKE ），并检查电池电压是否低于再充电阈值电压.如果此时电池电压低于再充电阈值电压，则说明电池在，启动充电过程，否则，说明电池不在，再⼀次执⾏⽆电池检测的第⼀步.图8.3、电池检测波形

⽆电池检测的波形如上图所⽰,T DISCHARGE 为1秒,T WAKE 为0.5秒.8.9、睡眠模式

当输⼊电压⼩于电池电压时，HB6295进⼊睡眠模式.芯⽚停⽌⼯作.8.10、参考电压

HB6295通过管脚V55、REF42产⽣两组电压，管脚V55的电压为5.5V 左右，为内部低压电路提供电源；REF42为4.2V 参考电压，提供基准电压.8.11、充电状态指⽰(STAT1)绿(STAT2)红描述灭灭没有充电、⽆电池或睡眠模式灭亮正在充电亮灭充电完成

灭脉冲1(0.5HZ) 故障状态（预充电超时，总充电时间超时，过电压等）灭脉冲2(2.0HZ) 电池温度异常8.12、电池过温保护

通过NTC热敏电阻检测电池温度，NTC阻值随着电池温度变化⽽变化，因此当NTC与正常电阻串联对VREF 参考电压进⾏分压，分压值会随着NTC阻值的变化⽽变化，这个电压通过管脚TEMP反馈到芯⽚内部进⾏控制.如下图所⽰, R6 的阻值等于NTC电阻在52℃时阻值的20.5倍.当电池温度⾼于52℃时，RED管脚输出⼀个频率为2Hz的脉冲指⽰信号.如果不需要对电池进⾏过温检测，则可以把NTC替换为阻值为R6的1/2的电阻.(不需要低温保护)VTSBTEMPR6NTC

图8.4、NTC连接⽰意图8.14、超时错误恢复

由⼯作流程图所⽰，HB6295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：V BAT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，HB6295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：充电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，HB6295使能⼀个I DETECT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HB6295取消I DETECT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，HB6295清除超时错误，并进⼊⽆电池检测过程.上电复位可以清除这种超时错误状态.8.15、输出过电压保护

HB6295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.当电压检测电压低于再充电阈值电压时，该错误解除.8.16、电感选择

为了保证系统稳定性，在预充电和恒电流充电阶段，系统需要保证⼯作在连续模式(CCM).根据电感电流公式：BATV)VVV(FSL1ΔIINBATIN?-=

其中I?为电感纹波、FS为开关频率，为了保证在预充电和恒流充电均处于CCM模式，I?取预充电电流值，即为恒流充电的1/5,根据输⼊电压要求可以计算出电感值.9、HB6295封装

图9.1、TSSOP-24封装图⽰⼀

图9.2、TSSOP-24封装图⽰⼆

表9.1、封装尺⼨表