GM6802型(单路镍氢电池快速充电管理芯片)数据手册

文件编号 代 号 T45 总 页 数 共 页GM6802 型（单路镍氢电池快速充电管理芯片）数据手册版 本 号 拟 制 审 核 批 准 成都国腾电子技术股份有限公司 年 月 日DATA SHEET GM6802 单路镍氢电池快速充电管理芯片2008.11 成都国腾电子技术股份有限公司成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM6802GM6802 版本记录 1.0 当前版本时间 2008 年 11 月 新旧版本改动比较 旧版 文档页数 当前版本 文档页数 主题（和旧版本相比的主要变化） 如果您有技术、交付或价格方面的任何问题，请联系成都国腾电子技术股份有限公司的相关办公室或当地的代理商，或访问我们的网站 www.gticc.com ，谢谢 编制时间 2008 年 11 月 由成都国腾电子技术股份有限公司发布 发布地点成都 成都国腾电子技术股份有限公司版权所有成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68021 GM6802 单路镍氢电池快速充电管理芯片数据手册1 概述 GM6802 是用于镍氢电池或镍氢电池组的快速充电专用集成电路， 具备镍氢电池充电需要的所有功能，使充电过程完全自动化，充电时间短，充电效率高，安全可靠，应用设计简单。2 特征 a） 能对 1-20 节串联镍氢电池组进行快速充电。b） 内置 10bit AD ，可精确判断镍氢电池充满状态，即 -△ V5mV ，符合工业界对镍氢电池充电要求。c） 具备预充电流程，以保护电池和延长使用寿命。d） 采用 -△ V 、最大电压、最大充电时间等综合判断条件进行快速充电控制。e） 外接热敏电阻，检测电池充电温度，保证电池在合适的温度范围内充电。f） 当快速充电完成后，再补以涓流充电，弥补电池自放电的损耗。g） 可驱动双色 LED 显示充电状态。h） 具备独特的芯片自测试功能。i） 工作电压 4.5～ 5.5V 。3 封装及引脚功能说明 图 1 GM6802 引脚排布图 该芯片的各引脚功能描述见表 1 表 1 芯片引脚功能说明 引脚号 引脚名 方向 说明1 CELTMP In 电池的温度采集输入口2 GND In 地3 VCC In 电源4 TM In 测试模式控制 “ 0”正常工作模式， “ 1” 测试模式成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68022 5 CHGCTRL Out 充电控制信号 “ 1” 为充电， “ 0” 为不充 6 LEDB Out 双色 LED 驱动输出 B 端7 LEDA Out 双色 LED 驱动输出 A 端8 CELVOLT In 电池的电压采集输入口4 功能描述 通过 GM6802 控制外部恒定电流充电回路，对 1-20 节串联的镍氢电池进行快速充电管理。4.1 电池电压和温度检测 电池电压检测是通过电压采集入口， CELVOLT ，在电池停充阶段，采集单节电池当前电压值。单节电池电压是通过采集串联的分压电阻而得。分压电阻比例为1- NDIVBDIVA其中 N 为串联电池组的节数。其原理图如图 2 所示。热敏电阻 RT2， 贴在电池组中部， 以检测电池组的当前温度， 将温度转换为相应的电阻值。通过温度采集入口， CELTMP ，采集热敏电阻 RT2 电压值，来检测温度。保证电池在正常温度条件下进行充电。其原理图如图 2 所示。DIVADIVBCELVOLTGNDGM6802-RT1RT2CELTMPGNDGM6802-VCC热敏电阻图 2 电池电压和温度检测原理图4.2 充电过程 充电过程包括预充电、快速充电和涓流充电 3 个充电阶段。当进入预充电阶段，绿色LED 点亮，以 2Hz 的频率的闪烁，并持续至快速充电阶段完成，转为涓流充电阶段时，绿色 LED 变为常亮，表示电池已经充满。预充电 芯片上电后， 首先对电池进行有效性检查， 若为有效电池， 即先对电池进行小电流预充电，使电池的电能恢复至适合快速充电的范围，以保护电池和延长使用寿命。预充电时占空比为 1/7。充电同时时进行电压检测若电池电压低于 0.9V，则继续预充到 0.9V 后停止预充，转为快速充电；若高于 0.9V，则转为快速充电。若预充电 2min 后仍然没能到达 0.9V ，则判断电池出错。快速充电 当预充完成以后， 转为大电流充电， 以快速恢复电池的电能。 当满足以下条件之一 z －△ V 成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68023 z 0△ V z 最大时间z 最高温度即电池电压下降， ，或充电到了最大时间或充电过程中电池的温度达到最大值后，将停止快速充电，转为涓流充电，并判断电池已经充满。涓流充电 涓流充电也称为维护充电， 补偿电池因自放电而损失的电量。 涓流充电无时间限制，只要充满的电池还在充电通路内，就保持涓流充电过程。该阶段不采样温度。4.3 芯片自测试 GM6802 采用了快速扫描的设计方法， 能在极短的时间内完成芯片内部功能正确性和完整性的探测。极大地提高成品筛选的效率，缩短了成品筛选的时间。自测试条件当芯片进入自测试状态，即是 TM 为高， CELVOLT 、 CELTMP 分别施加 2.5V 电压。其测试流程如图 3 所示。芯片上电自测试开始自测试完成芯片正确芯片错误黄灯闪烁绿灯亮黄灯亮图 3 芯片自测试流程4.4 电池充电状态指示灯 电池对应的 LEDA 、 LEDB 的电平对应共阳型双色发光管颜色如下表表 2 LED 颜色显示说明表 LEDA LEDB 颜色1 1 －1 0 绿色0 1 红色0 0 黄色各 LED 的状态说明如下表表 3 LED 的状态说明表 操作 颜色 状态 说明常亮 自检过程黄色闪烁 芯片出错自检绿色 常亮 自检完成成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68024 常亮 电源上电接上电池红色2Hz 闪烁 电池无效（电池接触不良或电池已坏）常亮 充电完成，正在进行涓流充电绿色2Hz 闪烁 正在给电池充电过程充电黄色 常亮 环境温度不正常，无法充电5 产品应用信息 5.1 应用说明 当 GM6802用作充电管理芯片时，具体应用方法如下 a VDD接 5V，其中 VDD要求加 10u 旁路电容增加稳定性。 b 测试引脚 TM， 通过选择该引脚接高电平或低电平来决定是进行芯片测试或者进行充电管理。低电平为正常充电管理工作模式，高电平为 Full Scan 自测试模式。 c 充电回路的控制输出（ CHGCTRL） ，高电平有效，与相应充电回路的充电控制开关相连，控制对应的充电开关的打开或关闭。 d 电池充电状态的双色 LED控制输出（ LEDA/ LED B） ，低电平有效。其中 LEDA与双色 LED的红色极的阴极相连， LEDB 与双色 LED的绿色极的阴极相连，这个双色 LED采用共阳极的方式。 e 电池的当前充电电压采集输入口（ CELVOLT） ，与充电回路中的电池正极相连，用于采集电池的电压值。 f 电池的充电温度采集输入口（ CELTMP） ，与温度传感器（ RT）相连，通过该温度传感器采集相应的电池温度。 5.2 热敏电阻的选择 热敏电阻是 GM6802应用系统电路中采集温度的关键元件。热敏电阻的选型要求按照应用电路图 2 热敏电阻应用电路图 测得的电压 Vt 值与表 4 中提供的数据基本一致，这样才能保证由该热敏电阻网络采集到的电池温度与设计中的温度刻度一致。 注意在应用中，热敏电阻必须直接或通过导热材料与被测电池紧密接触。 热敏电阻应用电路如图 4 所示。 成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68025 图 4 热敏电阻应用电路图注 1. 电阻 R27KΩ； 2. 电源电压 Vi5.0 V ； 3. Rt 为采集温度的热敏电阻； 4. Vt 为经过热敏电阻网络采集温度时输出的相应电压信号。 5.3 热敏电阻参数 1. 热敏电阻在 25℃时的标称电阻值 Rt 为 Rt27KΩ； 2. 热敏电阻的 B 值 B3300K。 5.4 热敏电阻应用电路实测数据 热敏电阻应用电路实测数据如表 4 所示。 表 4 热敏电阻应用电路实测数据 温度 （℃）电压 Vt （ V）每度变化 V-10 4.012-5 3.75 0.05240 3.529 0.04425 3.29 0.047810 3.048 0.048415 2.81 0.047620 2.582 0.045625 2.346 0.047330 2.109 0.047335 1.924 0.03740 1.739 0.037成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68026 45 1.541 0.039650 1.374 0.033455 1.229 0.02960 1.086 0.02865.5 典型应用图 GM6802的典型应用图如图 5 所示。 图 5 GM6802 典型应用图 注图中元器件说明1． RT热敏电阻；2． LED3 双色发光二极管；3． DIV A/DIVB 分压器电阻 A/ 分压器电阻 B；4． PMOS P 沟道 MOS 开关管。5.6 电源设计 如图 3 所示，采用 PWM 恒流电源对电池进行充电， VO 为充电电压输入端。芯片电压 5V 可通过 VO 提供，如果 VO 低于 5V 可用升压电路实现， VO 高于 5V 可用稳压电路实现；PWM 电源电压为，串连电池数量 X2.5（ V）；成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68027 PWM 电源需要输出恒定电流，电流参数见表 5；GM6802 典型应用电路 Q1 采用 PMOS 管， PMOS 管具体参数及型号根据充电电流及电压确定；典型应用电路中分压电路比例关系为电阻 DIVA 电阻 DIVB N-11 ， 电阻 A 为 100K。N 表示电池数量。6 产品选型指南 表 5 产品列表 型号封装形式充电电流 适用范围 型号说明GM6802A Sop8 电池容量 4k电池容量小于4600mAh 充电时间 240-360min GM6802B Sop8 电池容量 2k电池容量小于2500mAh 充电时间 120-180min GM6802C Sop8 电池容量 k 电池容量小于1500mAh 充电时间 60-90min GM6802D Sop8 电池容量 1.5k 电池容量小于1000mAh 充电时间 45-60min 注 k 推荐值为 1.1，其范围在（ 1.05～ 1.20）间，7 参数指标 7.1 极限工作条件 z 电源电压（ Vcc ） 5.5V z 贮存温度（ Tstg ）– 40℃～ 80℃ z 引线耐压焊接温度（ Th） 300℃ 表 4 推荐工作条件 范 围符 号 参 数最小 典型 最大单位VCC 电源电压 4.5 5 5.5 ＶVIL （ TM ） 输入低电平电压 0.8 ＶVIH（ TM） 输入高电平电压 2.0 ＶV OL 输出低电平电压（ I OL ＝ 4mA ） 0 0.8 ＶVOH 输出高电平电压（ IOH＝－ 4mA ） 2.0 I OH 输出低电平电流 6 mA 成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68028 I OL 输出高电平电流 － 10 mA P 功耗 10 mW TA 工作温度 0 70 ℃ESD 静电放电敏感度 2000 V 8 机械尺寸 9 附录 采用 GM6802对镍氢电池组进行充电的典型电压曲线和温度曲线，见图 9.1 和图 9.2 所示。 单位 mm 符号 MIN NOM MAX A _ _ 1.75 A1 0.1 _ 0.25 A2 1.3 1.4 1.5 A3 0.6 0.65 0.7 b 0.39 _ 0.48 b1 0.38 0.41 0.43 c 0.21 _ 0.26 c1 0.19 0.2 0.21 D 4.7 4.9 5.1 E 5.8 6 6.2 E1 3.7 3.9 4.1 e 1.27BSC h 0.25 _ 0.5 L 0.5 _ 0.8 L1 1.05BSC Q 0 8 h 0.25LL 1QCAA 1A 2A 3DEE 1b e成都国腾电子技术股份有限公司 数据手册单路镍氢电池快速充电管理芯片 GM68029 图 9.1 采用ＧＭ 6802C 对 2 节串联 800mAh镍氢电池组进行充电的电压曲线 图 9.2 采用ＧＭ 6802C 对 2 节串联 800mAh镍氢电池组进行充电的温度曲线 注充电电流Ｉ c ＝ 1000mA 充电环境温度 19℃