SLM6900多节电池充电IC芯片电路

●宽电压输入范围

●300KHz 固定开关频率

●预设三节或四节锂电池输出电压或充饱电压通过外围分压电阻设置●输出电压精度达到±1.0%

●充电状态双输出、无电池和故障状态显示●低电压涓流充电功能●软启动了浪涌电流●电池温度监测功能●极高的防浪涌电压能力●

采用TSSOP-14L 封装

________________________应用

●手持设备●笔记本电脑

●便协式工业或医疗设备●电动工具

●

锂电池或磷酸铁锂电池

________________________概述

SLM6900是一款支持多类型锂电池或磷酸铁锂电池的充电电路，它预置了三节或四节锂电池充电模式，同时也支持通过外围分压电阻调节的其它输出电压模式。它是采用300KHz 固定频率的同步降压型转换器，因此具有很高的充电效率，自身发热量极小。

SLM6900包括完整的充电终止电路、自动再充电和一个精确度达±1.0%的充电电压控制电路，内部集成了输入低电压保护、输出短路保护、电池温度保护等多种功能。

SLM6900采用TSSOP-14L 封装，外围应用简单，作为大容量电池的高效充电器。

__________________最大额定值

●COMP ：-0.3V~7.5V

●VIN ：-0.3V~45V （瞬时）-0.3V~30V （连续）

●其它脚：-0.3V~VIN+0.3V ●BAT 短路持续时间：连续●最大结温：145℃

●工作环境温度范围：-40℃~85℃●贮存温度范围：-65℃~125℃●

引脚温度（焊接时间10秒）：260℃

____________________________________________________

引脚名称说明

1DRV驱动管栅驱动

2PVCC驱动管驱动电压输入

3VCC芯片电源输入

4NCHRG电池充电指示

5NSTDBY电池完成指示

6NTC电池温度检测

7SEL充饱电压方案选择

8COMP环路稳定性补偿

9FB电池电压反馈

10ISN充电电流检测负端

11ISP充电电流检测正端

12GND小信号地

13PGND驱动管驱动地

14GVC驱动管栅电压钳位______________________________________________________引脚说明

DRV(引脚1)：外接PMOS管栅极驱动端。此端电压被GVC钳制在VCC-6.3V范围之内，使外接PMOS 管可选用低VGS的型号，以提高充电效率，降低成本。

PVCC(引脚2)：驱动管电源正输入端。

VCC(引脚3)：模拟电源正输入端

NCHRG(引脚4)：充电状态指示端。当充电器向电池充电时，该管脚被内部开关拉至低电平，表示充电正在进行；否则该管脚处于高阻态。

NSTDBY(引脚5)：电池充饱指示端。当电池已经充饱时，该管脚被内部开关拉至低电平，否则该管脚处于高阻态。

NTC(引脚6)：电池温度检测端，将此端接到电池的负温度系数的热敏电阻，若不用这功能，则悬空或接VCC，接地则关闭充电功能。

SEL(引脚7)：电池输出电压方案选择端。若此端接地，则选择为三节锂电池方案；若接VCC，则为四节锂电池方案；若悬空，则电池电压由外接分压电阻决定。

COMP(引脚8)：充电环路稳定性补偿端。接一个串联的电阻和电容到地。

FB(引脚9)：电池电压反馈端。在SEL接GND或VCC时，可串联电阻稍微提高充饱电压，以补偿线路和电池内阻损耗，在SEL悬空时，FB端固定为1.2V，由外接外压电阻决定电池充饱电压。

ISN(引脚10)：充电电流检测负端。将此端接到充电电流设置电阻的负端。

ISP(引脚11)：充电电流检测正端。将此端接到充电电流设置电阻的正端。

GND(引脚12)：模拟地。

PGND(引脚13)：驱动管地。

GVC(引脚14)：驱动管栅电压钳位。此端跟VCC之间接个100nF的电容，使外接驱动管栅电压钳制在不低于VCC-6.3V的范围内。

___________________________________________________直流电特性(如无特别说明，V IN=15V 5%，T A=25℃)

符号参数条件最小值典型值最大值单位V IN输入电源电压 6.828V

I CC输入电源电流待机模式（充电终止）0.75 1.5mA 停机模式（V INV INV FLOAT稳定输出（浮充）电压SEL接地12.4712.6012.73V SEL接高，V IN=20V16.6316.8016.97V

V FB SEL悬空 1.188 1.20 1.212V

I BAT BAT脚漏电流V BAT=V FLOAT+0.2V1015uA 停机模式（V INV IN15uA

I CHRG快充充电电流V BAT>V TRIKL，

R S=0.05ohm，电流模式

2.2 2.4 2.6A

I TRIKL涓流充电电流V BATR S=0.05ohm，电流模式

550mA

V TRIKL涓流充电门限电压V BAT上升（SEL接地）8.4V V BAT上升，

V IN=20V（SEL接高）

11.2V V BAT上升（SEL悬空）66%VFB

V TRHYS涓流充电迟滞电压60100150mV V UV VIN欠压闭锁门限从V IN低至高7.2V V UV_HYS VIN欠压闭锁迟滞400mV

V ASD VIN-VBAT闭锁门限电压V IN从低至高50250350mV V IN从高到低20150250mV

I TERM充电终止电流门限RS=0.05ohm100200300mA V NCHRG NCHRG引脚输出低电压I NCHRG=5mA0.30.6V V NSTDBY NSTDBY引脚输出低电平I NSTDBY=5mA0.30.6V

I NTC NTC脚电流455055uA V NTCH NTC脚高端翻转电压 1.46V V NTCH_HYS NTC脚高端翻转电压迟滞100mVV NTCL NTC脚低端翻转电压190mV V NTCL_HYS NTC脚低端翻转电压迟滞40mV

ΔV RECHRG再充电电池门限电压SEL接低450mV SEL接高，V IN=20V600mV SEL悬空 3.6%VFB

f OSC振荡频率250300350KHz D MAX最大占空比95% V DRV-H DRV高电平V CC-V DRV60mV V DRV-L DRV低电平V CC-V DRV 6.57.5V tr DRV上升时间CLOAD=1.5nF30ns tf DRV下降时间CLOAD=1.5nF30ns t SS软启动时间30ms t RECHRG再充电比较器滤波时间10ms t TERM充饱截止比较器滤波时间10ms____________________工作原理

SLM6900是一款支持多类型锂电池或磷酸铁锂电池的充电电路，它预置了三节或四节锂电池充电模式。同时，也支持通过外围分压电阻调节的其它输出电压模式。它是采用300KHz固定频率的同步降压型转换器，具有极高的充电效率，支持大功率充电，自身发热量极小。

SLM6900包含两个漏极开路输出的状态指示端，充电状态指示端NCHRG和充电满状态指示端NSTDBY。

当输入电压大于电源低电压检测阈值，SLM6900开始对电池充电，NCHRG管脚输出低电平，表示充电正在进行。如果电池电压低于V TRIKL，充电器用小电流对电池进行涓流预充电。恒流模式对电池充电时，充电电流由电阻R S确定。当电池电压接近V FLOAT时，充电电流将逐渐减小，SLM6900进入恒压模式。当充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，N CHRG端输出高阻态，NSTDBY端输出低电平。充电截止电流阈值是I TERM。

当电池电压降到再充电阈值以下时，SLM6900自动开始新的充电周期。芯片内部的高精度的电压基准源，误差放大器和电阻分压网络确保电池端调制电压的精度在1%以内，满足了锂离子电池和锂聚合物电池精确充电的要求。当输入电压掉电或者输入电压低于电池电压时，充电器进入低功耗的睡眠模式，电池端消耗的电流小于15uA，从而增加了待机时间。

_______________充电电流的设定电池充电的电流I BAT，由连接在ISP和ISN 端的外部电流检测电阻Rs确定，其阻值与I BAT 的关系如表1所示。Rs可由该电阻两端的调整阈值电压VS和恒流充电电流的比值来确定，恒流状态下Rs两端的电压Vs为120mV。

设定电阻器和充电电流采用下列公式来计算：R S=0.12/IBAT（电流单位A，电阻单位Ω）

举例：需要设置充电电流1.2A，带入公式计算得Rs=0.1Ω。

R S I BAT

0.1ohm 1.2A

0.067ohm 1.8A

0.05ohm 2.4A

0.033ohm 3.6A

表1.RS与充电电流对应关系

______________________充电终止

当充电电流在达到最终充满电压之后降至约I TERM时，充电循环被终止。

芯片内部含有充电电压电流监测模块，当监测到充电电压达到V FLOAT，充电电流低于I TERM时，SLM6900即终止充电循环，在这种状态下，BAT 引脚上的所有负载都必须由电池来供电。

在充满待机模式中，SLM6900对BAT引脚电压进行连续监控。如果该引脚电压降到比V FLOAT电压低ΔV RECHRG的再充电门限以下时，则另一个充电循环开始并再次向电池供应电流。

__________________充电状态指示SLM6900有两个漏极开路状态指示输出端，NCHRG和NSTDBY，一般情况下，NCHRG接红灯，NSTDBY接绿灯。当充电器处于充电状态时，NCHRG被拉至低电平，NSTDBY处于高阻态，即红灯亮，绿灯不亮；当处于充饱状态时，NSTDBY 被拉至低电平，NCHRG处于高阻态，绿灯亮，红灯不亮；当充电状态异常时，NCHRG和NSTDBY 都处于高阻态，双灯均不亮。

如果需要调整上限温度或下限温度保护点，用户可以通过同热敏电阻并联或串联一个普通电阻来实现。

如果电池温度监测功能不需要，可以使NTC脚悬空，或者接到VIN。

_______________片外功率管选择SLM6900的DRV管脚用于驱动片外功率型PMOS场效应晶体管。该PMOS管的性能，会直接影响到电池的充电效率和稳定性。

SLM6900内部设有PMOS晶体管栅电压钳位电路，能把片外功率管的栅电压开启电压V GS钳制在6.5V左右，因此，片外功率管可以选用低V GS的型号，而不用担心由于输入电压远超栅耐压而损坏外设。一般情况下，低V GS型号的MOS管，具有更低的价格和更高的导通性能，从而使充电效率更高。

_______________输入、输出电容输入和输出的电容会直接影响到充电电

路工作的稳定性。输入电容对输入电压起滤波作用，需要吸收SLM6900工作时PMOS管开关产生的较大纹波电流，因此输入电容必须要有足够的滤波能力。建议用多个低ESR的陶瓷电容并联，以获得更好的滤波效果。

输出电容可以降低输出端的纹波电压、改善瞬态特性，一般情况下，10uF~22uF的陶瓷电容即可满足应用要求。

____________________电感选择

为了保证系统稳定性，在预充电和恒流充电阶段，系统需要保证工作在连续模式（CCM ）。根据电感电流公式：

BAT

IN BAT IN V V V V FS L 1ΔI ⨯⎪⎭

⎫

⎝⎛-⨯=

其中ΔI 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，ΔI 取预充电电流值，即为恒流充电的1/10，根据输入电压要求可以计算出电感值。

电感取值10uH~20uH 。

电感额定电流选用大于充电电流，内阻较小的功率电感，同时为保证有较低的电磁辐射，电感最好为贴片式屏蔽电感。

__________________二极管选择

典型应用图中的D1和D2均为肖特基二极管。D1的作为是防止电池电流反灌到输入端，D2是电感的续流二极管。这两个二极管的电流能力均至少要比充电电流大，耐压也要大于最高输入电压。

如果不用防反灌二极管D1，充电电路也能正常工作，并且由于减去了D1上的功耗，充电效率会更高，但是由于无防反灌功能，在VIN 不接时，会有40uA 的漏电流从电池通过片外PMOS 管流入到VIN ，这会加大电池的待机功耗，影响待机时间，用户可终合各种因素考虑。

________________PCB 布板考虑

良好的PCB 设计对于保证SLM6900充电电路长期稳定工作非常重要。

SLM6900在充电时，DRV 脚处于不断的开关状态，为了使EMI 最小，输入电容、片外PMOS 场效应管、两个肖特基二极管、电感等的走线必须尽可能短，输入电容应该靠近PMOS 管的源极。同时为了减小开关纹波对SLM6900的干扰，在VIN 与GND 之间也应该布一个电容，这个电容要靠近SLM6900。

连接COMP 引脚的补偿电容应该在

SLM6900的GND 返回或离它尽可能近，这样会防止GND 、PGND 噪声扰乱环路的稳定性。

作为电流检测脚，ISP 和ISN 应该直接接到RS 电阻两端，以获得最精确的充电电流监测结果。

SLM6900芯片本身发热量极小，但是片外功率型器件如PMOS 、二极管、电感等，会在大功率充电时产生较大的热量，PCB 板的面积必须考虑要拥有足够的散热能力，以满足长时间稳定可靠的工作。

图3.典型应用电路

（预置三节及四节锂电池充电模式）_____________________________________________________典型应用

图4.典型应用电路

（外围分压电阻调节的其它输出电压模式）____________________________________________________封装描述TSSOP14封装外形尺寸

SYMBOL DESIG

14-PIN

MIN NOM MAX

A0.65BSC

B 4.30 4.40 4.50

C 6.40BSC

D0.19---0.30

E 1.00

F 1.00

G 4.90 5.00 5.10 H------ 1.10 J0.850.900.95 K0.05---0.15 L12REF

M12REF

N0---8 O 1.00REF

P0.500.600.75 Q0.20

R0.09------R10.09------