电池管理IC

2023-10-27 08:11| 来源: 网络整理| 查看: 265

　　ETA6951是一款13.5V、3A的单电芯电池充电和电源路径管理IC。

　　典型特征为：

　　1.5Mhz频率、5V 2A时 90%充电效率的BUCK拓扑充电器；　　宽电压输入，同时支持USB供电和更高的电压供电；　　电池充电控制MOS为27毫欧内阻；　　NVDC电源路径管理；　　灵活的自动模式或IIC通讯模式以获得更佳的系统性能；　　高度集成化系统包括：MOS、电流传感器等；

　　ETA6953一共有25个引脚（包含底部热焊盘），封装为4*4mm QFN24L。

　　引脚定义如下：

引脚名称引脚号功能描述 VAC 1 充电输入电压传感器，该引脚必须和VBUS相连。 VBUS 24 充电输入电压，在VBUS与PGND之间连接一个旁路10uF陶瓷电容进行去耦。这颗电容越靠近VBUS越好。 PSEL 2 输入电流选择。该引脚被拉高时，输入电流被限制为500mA；该引脚被拉低时，输入电流被限制为2.4A。当设备进入主机模式时限制输入电流可通过IINDPM寄存器进行编程。 nPG 3 该引脚开漏低电平则说明电源状态良好。使用一个10Ｋ电阻进行上拉，输出低电平时则说明输入电源状态良好。如果输入电压在Vbusuvlo（欠压锁定电压）和Vbusov（过压锁定电压）之间，超过休眠模式阈值，电流将被限制在30mA。 STAT 4

充电状态指示开漏输出。连接到STAT的引脚应该使用10K电阻上拉到逻辑高电平上。STAT引脚指示电源状态的好坏，在电源轨和STAT引脚间连接限流电阻和LED指示灯来提示电源的好坏：

输出低电平为正在充电；

输出高电平为充电完成进入休眠模式；

输出1Hz 50%占空比方波为未检测到电池。

SCL 5 IIC通讯时钟，使用10K电阻上拉。 SDA 6 IIC通讯数据，使用10K电阻上拉。 nINT 7 中断开漏输出。通过10K电阻上拉INT引脚， NC 8 内部无连接，悬空。 nCE 9 充电控制，CE=0时充电；CE=1时不充电。 NC 10 内部无连接，悬空。 TS 11 温度测量输入引脚用于支持JETIA标准。连接一个负温度系数的热敏电阻。在VLDO、TS、GND之间接入一个滑动变阻器用来对测温窗口进行编程。热敏电阻推荐使用103AT-2。 nQON 12 BATFET使能/重置控制引脚。当BATFET处于运输模式(ship mode)时，一个典型时间为1.15S的逻辑低电平会将BATFET从运输模式中唤醒。当VBUS没有接入，一个典型时间为8S的逻辑低电平会重启系统。重启系统的方式为短暂关闭BATFET（250ms）然后再打开BATFET为系统供电。该引脚在内部连接了一个上拉电阻提供一个默认的高电平逻辑状态。 BAT 13、14 电池正极。芯片内部的BATFET和电流传感器连接在BAT和SYS之间。在靠近BAT的地方连接一个10uF的电容去耦。 SYS 15、16 电压转换输出引脚。在靠近SYS的地方连接一个20uF的电容去耦。 GND 17、18 电源地 SW 19、20 开关输出。连接一个输出电感。在BST和SW之间连接100nF自举电容。 BST 21 为高侧开关MOS提供导通电压的自举引脚。 VLDO 22 LDO输出。使用4.7uF 10V耐压的旁路电容。 PMID 23 对地连接一个10uF的旁路电容。 EP PAD 热焊盘以及地参考。这个焊盘用于散热以及为芯片提供地参考，必须与芯片外部的地有良好的电气连接。

　　ETA6953引脚图：

　　ETA6953典型电路：

　　ETA6953典型表现特征：

　　ETA6953功能描述：

　　ETA6953是一个高度集成的3A开关模式单芯锂电池充（3.7V）电芯片，内部包含防反冲FET、高侧FET、低侧FET和电池FET，同时还内置了自举二极管和高侧FET驱动。

　　无输入电池上电模式：

　　当系统装上电池没有其他外部电源输入时，ETA6953会通过打开BATFET而不开启VLDO的方式检查电池电压，这样可以将检测需要的电流最小化，特别是NTC电阻网络。系统所有供电都来自于电池。VLDO将会一直关闭，直到自举电路开始工作。无论如何，为了最优化轻载模式下电池的充电电流，BATFET的电荷泵会工作在一个较低的频率。

　　有外部输入同时系统装载了电池模式：

　　当系统接入了外部电源输入时，ETA6953会打开内部LDO和所有的偏置电源。此时，ETA6953将会在内部BUCK电路工作前检测和设定系统的最大输入电流。ETA6953的上电顺序如下：

　　给VLDO上电； Poor Source Qualification；　　输入电流检测，通过PSEL引脚设定默认的输入电流（也可通过IINDPM寄存器来进行更精细的设置）；　　输入电压阈值设定（受到VINDPM寄存器控制）；　　启动内部BUCK电压转换。

　　VLDO启动条件：

　　当系统满足以下条件时，VLDO就会启动:

　　VAC超过3.65V时；　　在BUCK模式下VAC超过Vbat（电池电压）+Vsleep（休眠电压，200mV）或在BOOST模式下VAC低于Vbat+Vsleep。

　　在这两个条件满足之后，VLDO就会立马启动。

　　电源检测：

　　在VLDO上电之后，ETA6953会检测输入电源的过流能力。要使ETA6953启动内部BUCK降压器，输入电源必须满足以下条件：

　　1、VLDO使能后延时200ms；

　　2、VAC电压低于VAC过压保护阈值；

　　3、输出30mV拉电流之后VAC电压仍高于3.8V。

　　如果在30ms内电源检测失败，ETA6953会每隔2S再检测一次。如果输入电源满足以上所有条件，状态寄存器VBUS_GD就会被设置为高，nINT引脚将会给主机发送脉冲信号。

　　输入电源类型检测：

　　在VBUS_GD被设置之后，ETA6953将会通过PSEL引脚进行输入电源类型检测。完成输入电源类型检测之后，输入电源限制寄存器将会被改写，限制电流大小。PG_STAT和VBUS_STAT就会被更新。

　　通过PSEL引脚设置输入电源限制：

　　ETA6953可以通过PSEL引脚来限制输入电流。当ETA6953工作在默认模式时，输入电流会限制在0.5A（PSEL高电平）或2.4A（PSEL低电平）。当ETA6953在主设备模式下，输入电流限制会通过IINDPM来设置。但是如果在主设备模式下，主机将IINDET_EN写1，ETA6953的输入电流限制将会强制按照PSEL引脚的设定来，并且按照PSEL引脚设定重写IINDPM。在此之后，IINDET_EN就会自动清0。这样IINDPM寄存器的值就会和PSEL引脚设定保持一致（0.5A或2.4A）。

　　BUCK电源启动：

　　在设定输入电流之后，ETA6953将会启动HSFET和LSFET。ETA6953将会提供软起动、VSYS短路保护的功能。软起动之后,就会打开BATFET，启动充电程序。

　　软起动功能将会使系统电源轨倾斜上升。当系统电压低于2.2V时，电流将被限制在200mA，或通过IINDPM来限制电流。当系统电压超过2.2V之后，系统电流按照IINDPM寄存器的值来限制。作为电池充电器，ETA6953拥有一个1.5Mhz 高效的降压稳压器。ETA6953内部的晶体将会在各种情形下都严格控制开关频率。

　　为了提高轻载模式的效率，ETA6953会切换到PFM控制，当电池电压低于最小系统电压，或者充电停止。在PFM控制期间，ETA6953的开关周期会通过SYS和VBUS的电压比值设定。PFM_DIS寄存器用来失能PFM控制，这样就能避免BUCK或BOOST模式里出现PFM控制。

　　BOOST电源启动：

　　ETA6953提供了一个最大输出1.2A的BOOST电源，当系统满足以下条件时，将会启动BOOST电源：

　　1、VBAT电压超过退出BOOST模式电压阈值；

　　2、VBUS低于VBAT+VSLEEP；

　　3、OTG_OCNFIG = 1;

　　4、TS引脚在可接受的输入范围（VBHOT

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