英特矽爾──ISL6294單節鋰離子電池充電器可滿足不同容量需要
隨著手機、數位相機、MP3、GPS等攜帶型產品向體積小、厚度薄、輕巧造型方向發展，新穎的個人資訊產品不斷推陳出新，產量亦大增。這些新產品中幾乎都採用鋰離子(或聚合物)電池，因為它能滿足小、薄、輕的要求，並且容量大，能延長兩次充電的時間間隔。為了減少手持產品的設計週期,各半導體廠商開發許多性能優良、設計靈活、應用方便的充電器晶片，應用到各種手持產品當中。
英特矽爾(Intersil)公司所推出的單節鋰離子電池充電器──ISL6294，正是在此背景下問市的產物。其應用簡單靈活，可滿足不同容量的鋰離子電池的需要，也能採用插頭式電源及USB埠進行充電，為手持產品設計工程師提供了一個很好的選擇。ISL6294應用電路簡單,符合手機的充電管理及其安全的設計規範；它以簡單低廉成本的方法改進了手持產品的安全特性，簡單而可靠的2mmx3mm充電器為手持產品簡化了充電管理和高壓保護電路。
特點及應用範圍
ISL6294是一種充單節鋰電池的線性充電器，由ISL6294組成的充電器適用於手機、MP3播放器、藍牙耳機及數位相機等。該充電器主要特點包括：可以用插頭式(AC/DC電源轉換器)或USB埠供電；最大充電電流可達900mA；預設浮充電壓為4.2V±1%；內有用於監控電池電壓的低功耗電壓比較器；在電壓低於2.55V時實現涓流充電；在電壓大於2.55V時實現大電流恒流充電；當電池電壓接近4.2V時改為恒壓充電；有充電過程指示LED亮表示充電、LED滅表示要停止充電。
它還具有智慧啟動，可延長電池壽命；有關閉控制，在關閉狀態時耗電300μA(典型值)，對鋰電池耗電小於1μA；充電電流可設定；終止充電時的電流臨界可設定；內部有自動熱調節來控制最大的充電率，不會有過熱風險,晶片溫度超過115℃時, 溫度限流回折電路工作；無須外部電流檢測電阻及低功耗防漏二極體；不用快速保險絲及TVS可以實現低成本的高壓保護電路。週邊元器件少面積小，僅需2個RC元件，3mmｘ5mm的印製板PCB見圖5所示。無須通過手持產品軟體代碼偵錯就可以對鋰電池完成高效安全的充電管理；8個管腳小尺寸DFN封裝(2mm×3mm)，高度0.8mm；工作溫度範圍為-40℃～+85℃。ISL6294的管腳排列如圖1所示(詳細資訊請參閱Intersil的產品資料表FN9174.1)。
圖1：ISL6294的管腳排列
Pin1 VIN電源輸入端；Pin2 PPR電源輸入指示端；Pin3 CHG充電狀態指示端，Pin2、3都是漏極開路輸出。Pin4 EN邏輯輸入充電使能；Pin5 系統地線；Pin6 IMIN充電終止設置端；Pin7 IREF充電電流設置端；Pin8 BAT充電電流輸出端。
圖2：ISL6294內部結構方塊圖
ISL6294的主要參數典型值：輸入工作電壓範圍VIN為4.4～6.8V；在充電模式時，輸入電源電流ICC=400μA，關閉模式時，ICC=300μA；充電器調節後輸出電壓VBAT=4.2V； BAT端輸出的充電電流IBAT與IREF端所接的電阻有關，RIREF=24.3kΩ時，IBAT=500mA(恒流)；CHG端輸出低電壓VCHRG=0.1V；涓流充電臨界電壓VTRIKL=2.55V；涓流充電電流ITRIKL為IBAT恒流的19%(當VBAT
充電參數說明
充電程式：當電池接入充電器、上電後，充電器檢測電池的電壓VBAT，若VBAT<2.55V，以19%的恒定充電電流IBAT作涓流充電；當電池電壓升到2.55V時，涓流充電結束，以設定的IBAT恒流充電；當電池電壓VBAT上升約到4.2V時，以恒壓4.2V充電，此時充電電流下降；當電池充電電流降到終止充電臨界檢測電流Imin時，發出停充信號。若充電電池的電壓VBAT>2.55V，則直接用IBAT恒流充電，無涓流充電階段。
充電器充電狀態指示：充電器充電狀態指示如圖3所示，在BAT端接一個發光二極體(LED)及限流電阻R1到CHG端(其內部結構見圖2)。當VBAT<2.55V時為涓流充電，CHG輸出低電平，LED亮(表示充電開始)；當IBAT
圖3：CHG外接D1，D2 LED的電路
智慧啟動及自動再充電：ISL6294上電或消除關閉模式時，若BAT端電壓低於4.0V，則充電器進入充電模式進行充電；若BAT端電壓高於4.0V時，進入備用模式，充電器不再充電。這將減少不必要的充電迴圈，可延長電池壽命。當充電器在備用模式時，仍監控BAT端的電壓，當BAT一旦低於4.0V時，充電器自動再啟動。在用戶終止充電方式中則無此功能。
應用提示
•基頻晶片與充電器的聯結：PPR信號提供了牆充電器(Wall Adapter)接入的指示。配置好基頻處理器的通用輸入出口與ISL6294的充電使能EN和充電狀態CHG聯結。充電電流的設定端IREF也可以連接一個電流採樣信號去電源管理器(PMIC)。系統的充電電流由RIREF設定，具體計算見資料表[1]可以不用MCU軟體空間。
圖4：基頻處理器控制充電器的方式
•充電器不接電池：開路是輸出恒定4.2V，電流隨負載大小而定。
•降低燥聲和散熱的考慮：圖5給出ISL6294的簡單佈局。DFN 8封裝中方形PCB上應設置過空並將它連接於第5腳GND上而且和地平面連成一片。這樣一來遮罩了當充電電流接近停充電流的干擾，可得到手持產品大批量生產非常一致的停充電流而且不存在發熱的焊盤。
圖5：ISL6294 DFN 8 PCB示意圖
ISL6294使化學電池的三項關鍵指標：容量、壽命和安全性達到最大化。尤其是保護了在插拔牆充電器時，由牆充電纜z分電感振盪產生的尖峰電壓。如圖5示出等效電感和3個輸入電容的振盪模擬波形。由圖5可見VIN電壓要遠遠高出牆充電器VADP的穩定電壓5.5V。目前高壓類充電器ISL6293,ISL6299,ISL6294和ISL9204正是針對這一普遍存在的過電壓現象而設計。它們已廣泛應用於GSM/PHS/CDMA手機MP3，藍芽耳機等消費電子類產品。
圖6：牆充電器
隨著手機、數位相機、MP3、GPS等攜帶型產品向體積小、厚度薄、輕巧造型方向發展，新穎的個人資訊產品不斷推陳出新，產量亦大增。這些新產品中幾乎都採用鋰離子(或聚合物)電池，因為它能滿足小、薄、輕的要求，並且容量大，能延長兩次充電的時間間隔。為了減少手持產品的設計週期,各半導體廠商開發許多性能優良、設計靈活、應用方便的充電器晶片，應用到各種手持產品當中。
英特矽爾(Intersil)公司所推出的單節鋰離子電池充電器──ISL6294，正是在此背景下問市的產物。其應用簡單靈活，可滿足不同容量的鋰離子電池的需要，也能採用插頭式電源及USB埠進行充電，為手持產品設計工程師提供了一個很好的選擇。ISL6294應用電路簡單,符合手機的充電管理及其安全的設計規範；它以簡單低廉成本的方法改進了手持產品的安全特性，簡單而可靠的2mmx3mm充電器為手持產品簡化了充電管理和高壓保護電路。
特點及應用範圍
ISL6294是一種充單節鋰電池的線性充電器，由ISL6294組成的充電器適用於手機、MP3播放器、藍牙耳機及數位相機等。該充電器主要特點包括：可以用插頭式(AC/DC電源轉換器)或USB埠供電；最大充電電流可達900mA；預設浮充電壓為4.2V±1%；內有用於監控電池電壓的低功耗電壓比較器；在電壓低於2.55V時實現涓流充電；在電壓大於2.55V時實現大電流恒流充電；當電池電壓接近4.2V時改為恒壓充電；有充電過程指示LED亮表示充電、LED滅表示要停止充電。
它還具有智慧啟動，可延長電池壽命；有關閉控制，在關閉狀態時耗電300μA(典型值)，對鋰電池耗電小於1μA；充電電流可設定；終止充電時的電流臨界可設定；內部有自動熱調節來控制最大的充電率，不會有過熱風險,晶片溫度超過115℃時, 溫度限流回折電路工作；無須外部電流檢測電阻及低功耗防漏二極體；不用快速保險絲及TVS可以實現低成本的高壓保護電路。週邊元器件少面積小，僅需2個RC元件，3mmｘ5mm的印製板PCB見圖5所示。無須通過手持產品軟體代碼偵錯就可以對鋰電池完成高效安全的充電管理；8個管腳小尺寸DFN封裝(2mm×3mm)，高度0.8mm；工作溫度範圍為-40℃～+85℃。ISL6294的管腳排列如圖1所示(詳細資訊請參閱Intersil的產品資料表FN9174.1)。
圖1：ISL6294的管腳排列
Pin1 VIN電源輸入端；Pin2 PPR電源輸入指示端；Pin3 CHG充電狀態指示端，Pin2、3都是漏極開路輸出。Pin4 EN邏輯輸入充電使能；Pin5 系統地線；Pin6 IMIN充電終止設置端；Pin7 IREF充電電流設置端；Pin8 BAT充電電流輸出端。
圖2：ISL6294內部結構方塊圖
ISL6294的主要參數典型值：輸入工作電壓範圍VIN為4.4～6.8V；在充電模式時，輸入電源電流ICC=400μA，關閉模式時，ICC=300μA；充電器調節後輸出電壓VBAT=4.2V； BAT端輸出的充電電流IBAT與IREF端所接的電阻有關，RIREF=24.3kΩ時，IBAT=500mA(恒流)；CHG端輸出低電壓VCHRG=0.1V；涓流充電臨界電壓VTRIKL=2.55V；涓流充電電流ITRIKL為IBAT恒流的19%(當VBAT
充電參數說明
充電程式：當電池接入充電器、上電後，充電器檢測電池的電壓VBAT，若VBAT<2.55V，以19%的恒定充電電流IBAT作涓流充電；當電池電壓升到2.55V時，涓流充電結束，以設定的IBAT恒流充電；當電池電壓VBAT上升約到4.2V時，以恒壓4.2V充電，此時充電電流下降；當電池充電電流降到終止充電臨界檢測電流Imin時，發出停充信號。若充電電池的電壓VBAT>2.55V，則直接用IBAT恒流充電，無涓流充電階段。
充電器充電狀態指示：充電器充電狀態指示如圖3所示，在BAT端接一個發光二極體(LED)及限流電阻R1到CHG端(其內部結構見圖2)。當VBAT<2.55V時為涓流充電，CHG輸出低電平，LED亮(表示充電開始)；當IBAT
圖3：CHG外接D1，D2 LED的電路
智慧啟動及自動再充電：ISL6294上電或消除關閉模式時，若BAT端電壓低於4.0V，則充電器進入充電模式進行充電；若BAT端電壓高於4.0V時，進入備用模式，充電器不再充電。這將減少不必要的充電迴圈，可延長電池壽命。當充電器在備用模式時，仍監控BAT端的電壓，當BAT一旦低於4.0V時，充電器自動再啟動。在用戶終止充電方式中則無此功能。
應用提示
•基頻晶片與充電器的聯結：PPR信號提供了牆充電器(Wall Adapter)接入的指示。配置好基頻處理器的通用輸入出口與ISL6294的充電使能EN和充電狀態CHG聯結。充電電流的設定端IREF也可以連接一個電流採樣信號去電源管理器(PMIC)。系統的充電電流由RIREF設定，具體計算見資料表[1]可以不用MCU軟體空間。
圖4：基頻處理器控制充電器的方式
•充電器不接電池：開路是輸出恒定4.2V，電流隨負載大小而定。
•降低燥聲和散熱的考慮：圖5給出ISL6294的簡單佈局。DFN 8封裝中方形PCB上應設置過空並將它連接於第5腳GND上而且和地平面連成一片。這樣一來遮罩了當充電電流接近停充電流的干擾，可得到手持產品大批量生產非常一致的停充電流而且不存在發熱的焊盤。
圖5：ISL6294 DFN 8 PCB示意圖
ISL6294使化學電池的三項關鍵指標：容量、壽命和安全性達到最大化。尤其是保護了在插拔牆充電器時，由牆充電纜z分電感振盪產生的尖峰電壓。如圖5示出等效電感和3個輸入電容的振盪模擬波形。由圖5可見VIN電壓要遠遠高出牆充電器VADP的穩定電壓5.5V。目前高壓類充電器ISL6293,ISL6299,ISL6294和ISL9204正是針對這一普遍存在的過電壓現象而設計。它們已廣泛應用於GSM/PHS/CDMA手機MP3，藍芽耳機等消費電子類產品。
圖6：牆充電器
