WSCH6057HA

WSCH6057H 系列是一款采用恒定电流/恒定电压算法的单节锂离子电池充电器。该系列可以依靠一个 USB 端口或 AC 适配器工作，最大能够提供 1.2A 的充电电流，支持最高 30V 输入电压以及 6.65V 过压保护功能。 正常充电循环：当 VDD 引脚电压升至 UVLO 门限电压以上且在 PROG 引脚与地之间连接了一个精度为 1%的电阻，然后一个电池与充电器输出端相连时，一个充电循环开始。如果 BAT 引脚电压低于 VTRKL，则充电器进入涓流充电模式。在该模式中，WSCH6057H 系列提供约 1/10 的设定充电电流，以便将电池电压提升至一个安全的电压，从而实现满电流充电。当 BAT 引脚电压升至 VTRKL 以上时，充电器进入恒定电流模式，此时向电池提供恒定的充电电流。当 BAT 引脚电压达到最终浮充电压 VFLOAT 时，WSCH6057H 系列进入恒定电压模式，且充电电流开始减小。当充电电流降至设定值的 1/10，充电循环结束。 充电电流的设定：充电电流是采用一个连接在 PROG 引脚与地之间的电阻来设定的。充电电流和设置电阻采用公式 R_PROG = 1000 / I_BAT (Ω) 来计算。对于大于 0.5A 应用中，芯片热量相对较大，智能温度控制会降低充电电流，不同环境测试电流与公式计算理论值也变的不完全一致。客户应用中，可根据需求选取合适大小的 RPROG。 电池反接保护功能：WSCH6057H 系列内置锂电池反接保护功能，当锂电池反接于 WSCH6057H 输出引脚，WSCH6057H 会停机显示故障状态，无充电电流，两个 LED 指示灯全灭。将反接的电池正确接入，WSCH6057H 自动开始充电循环。反接后去除电池，由于 WSCH6057H 输出端 BAT 管脚电容电位仍为负值，则 WSCH6057H 指示灯不会立刻正常亮，只有正确接入电池可自动激活充电。或者等待 BAT 端电容负电位的电量耗尽，BAT 端电位大于零伏，WSCH6057H 会显示正常的无电池指示灯状态。反接情况下，过高的电源电压在反接电池电压情形下，芯片压差会超过 10V，故在反接情况下电源电压不宜过高。 充电指示功能（CHRG / STDBY）：WSCH6057H 有两个漏极开路状态指示输出端，CHRG 和 STDBY。当充电器处于充电状态时，CHRG 被拉到低电压，STDBY 处于高阻态。当电池反接或者输入过压等状态时，CHRG 和 STDBY 都处于高阻态，两个灯全灭。当不用状态指示功能时，将不用的状态指示输出端接到地。 温度保护功能：为了防止温度过高或者过低对电池造成的损害，WSCH6057H 内部集成有电池温度检测电路。电池温度检测是通过测量 TS 管脚的电压实现的，TS 管脚的电压是外置 NTC 热敏电阻和一个电阻分压网络实现的。WSCH6057H 将 TS 管脚的电压同芯片内部的两个阈值 OTPL 和 OTPH 相比较，以确认电池的温度是否超出正常范围。在 WSCH6057H 内部，OTPL 被固定在 45%×VDD ，OTPH 被固定在 80%×VDD 。如果 TS 管脚的电压 V_TS < OTPL 或者 V_TS > OTPH ，则表示电池的温度太高或者太低，充电过程将被暂停；如果 TS 管脚的电压 V_TS 在 OTPL 和 OTPH 之间，充电周期则继续。如果将 TS 管脚接地，电池温度检测功能将被禁止。 电阻 R1、R2、RNTC 的选取：R1 和 R2 的值要根据电池的温度检测范围和热敏电阻 R_NTC 的电阻值来确定。假设设定的电池温度范围为 T_L - T_H（其中 T_L < T_H）；电池中使用的是负温度系数的热敏电阻（NTC），R_TL 是其在温度 T 时的电阻值，R_TH 是其在温度 T_H 时的阻值，则 R_TL > R_TH。在温度 T_L 时，TS 管脚的电压为：V_TS_L = (R_2 // R_TL) / (R_1 + R_2 // R_TL) × VDD；在温度 T_H 时，TS 管脚的电压为：V_TS_H = (R_2 // R_TH) / (R_1 + R_2 // R_TH) × VDD。同时，V_TS_L = V_OTPL = K_2 × VDD (K_2 = 0.8)，V_TS_H = V_OTPH = K_1 × VDD (K_1 = 0.45)。结合上式，可推导出：R_1 = (R_TL × R_TH × (K_2 - K_1)) / ((R_TL - R_TH) × K_1 × K_2)，R_2 = (R_TL × R_TH × (K_2 - K_1)) / (R_TL × (K_1 - K_1 × K_2) - R_TH × (K_2 - K_1 × K_2))。如果电池内部采用的正温度系数的热敏电阻（PTC），则 R1 和 R2 可按照下式来计算：R_1 = (R_TL × R_TH × (K_2 - K_1)) / ((R_TH - R_TL) × K_1 × K_2)，R_2 = (R_TL × R_TH × (K_2 - K_1)) / (R_TH × (K_1 - K_1 × K_2) - R_TL × (K_2 - K_1 × K_2))。上面的推导中可以看出，待设定的温度范围与电源电压 VDD 无关，仅与电阻 R1、R2、R_TH、R_TL 有关，其中 R_TH、R_TL 可通过电池查阅相关的电池手册或通过实验获得。假定电池温度检测范围：0℃ - 60℃，选用某品牌热敏电阻 10K（B = 3435），在 0℃时，R_TL = 27.445Kohm；在 60℃时，R_TH = 3.024Kohm，代入上述公式，可得到（通过计算，取接近标称值的电阻）：R_1 = 3.3Kohm，R_2 = 27Kohm。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；选用 R1 即可；R1 的推导变得简单，在此不再赘述。 智能温控：如果芯片温度试图升至约 150℃的预设值以上，WSCH6057H 内部热反馈环路将减小设定的充电电流。该功能可防止芯片过热，并允许用户提高给定电路板功率处理能力的上限而没有损坏 WSCH6057H 的风险。在保证充电器将在最坏情况条件下自动减小电流的前提下，可根据典型环境温度来设定充电电流。 欠压闭锁：一个内部欠压闭锁电路对输入电压进行监控，并在 VDD 升至欠压闭锁门限以上之前使充电器保持在停机模式。UVLO 电路将使充电器保持在停机模式。如果 UVLO 比较器发生跳变，则在 VDD 升至比电池电压高 200mV 之前充电器将不会退出停机模式。 手动停机：在充电循环中把 CE 端拉高或者去掉 RPROG（从而使 PROG 引脚浮置）都可以把 WSCH6057H 置于停机模式。这使得电池漏电流降至 3μA 以下。如果重新把 CE 端拉低或者重新连接设定电阻器可启动一个新的充电循环。 自动再启动：一旦充电循环被终止，WSCH6057H 立即采用一个具有 1ms 滤波时间（TECHARGE）的比较器来对 BAT 引脚上的电压进行连续监控。当电池电压降至 4.03V（大致对应于电池容量的 80％ - 90％）以下时，充电循环重新开始。这确保了电池被维持在（或接近）一个满充电状态，并免除了进行周期性充电循环启动的需要。