案例展示
便携式蓝牙音响充电管理方案
随着便携式电子设备的蓬勃发展,一款小巧精致的蓝牙音箱需要一套高效、安全且成本低廉的电池充电管理方案。
SC4054T 是一款单节锂电池恒流/恒压线性充电器,采用微型SOT23-5封装以及简单的外部应用电路,适合便携式设备应用,在USB电源和适配器电源工作,内部采用防倒充电路,不需要外部隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。其小巧的封装和极少的外部元件数量使其成为便携式应用的理想选择。
核心特性
u 工作模式: 涓流充电 -> 恒流充电 -> 恒压充电,全自动管理。
u 充电精度: 恒压充电电压精度达±1.0%。
u 可编程充电电流: 通过一个外部电阻设置,最高可达800mA。
u 内置安全防护: 集成过温保护(OTP),自动调节充电电流以控制芯片温度。
u 充电状态指示: 开漏输出的充电状态指示引脚,可驱动LED。
u 低功耗: 待机模式下电池漏电流极低。
u 超小封装: SOT23-5,极大节省PCB空间。
项目背景与需求
u 电池类型: 单节3.7V锂离子/锂聚合物电池(容量:500mAh - 1000mAh)。
u 充电接口: 通用Micro-USB或Type-C,输入电压5V。
u 完整的充电周期管理(涓流、恒流、恒压)、充电状态指示、高集成度以减小PCB面积、严格的过温保护确保安全、低成本以适应市场竞争。
功能框图

应用原理图

外部元件选型说明
u 充电电流编程电阻 (R_prog):
充电电流 I_CHG = 1400V / R_prog。本例中目标充电电流为 500mA。
R_prog = 1400V / 0.5A = 2400Ω,选取标称值 2.8kΩ 的电阻。
u 输入旁路电容 (C1): 典型值为1μF,用于抑制输入电源的噪声和瞬态变化,提升稳定性。
u 状态指示LED (LED1, LED2): 根据所需亮度,串联限流电阻(如2kΩ)。
关键性能指标
u 输入电压 (Vcc): 4.5V - 6.5V (标准USB 5V)
u 输入耐压(Vcc): 8.0V
u 充电电流 (I_CHG): 500mA (由R_prog=2.8kΩ设定)
u 终止充电电压: 4.2V (±1%)
u 终止电流: 充电电流降至设定值的1/10(即约50mA)时自动判定电池已充满。
u 过温保护阈值: 内部晶圆温度达到~145°C时,减小充电电流;温度降至~120°C时,电流恢复。
充电状态流程
1.上电检测: 插入USB电源后,芯片检测电池电压。
2.涓流充电 (Trickle Charge): 如果电池电压低于 2.9V,芯片以约10%的设定电流(50mA)进行预充电,防止损坏深度放电的电池。
3.恒流充电 (Constant Current - CC): 电池电压升至2.9V以上后,芯片进入恒流模式,以全速500mA为电池充电。
4.恒压充电 (Constant Voltage - CV): 电池电压接近4.2V时,芯片转入恒压模式,电压保持4.2V,充电电流逐渐减小。
5.充电终止: 当充电电流减小到终止电流(约50mA)时,芯片判定电池已充满,停止充电。
6.重新充电: 如果电池电压下降到 4.05V 以下,芯片将自动开始新的充电周期。
状态指示 (以CHRG引脚为例)
u 充电中: LED灯 常亮。
u 充电完成: LED灯 熄灭。
u 故障状态(如过温): LED灯 闪烁。
PCB布局与焊接建议
散热考虑: SC4054T 在恒流充电阶段会以线性方式消耗功率(功耗 ≈ (5V - V_bat) * 500mA)。应将芯片的GND引脚连接到较大的铺铜区域,以利用PCB作为散热器,增强散热效果。
关键路径: 输入电容C1应尽可能靠近芯片的VCC和GND引脚。电池路径(BAT引脚到电池接口)的走线应尽量短而宽,以减少损耗。
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