- TI bq21040 Single-Input, Single Cell Li-Ion and Li-Pol Battery Charger
- 4.2V 리튬-이온, 리튬-폴리머 배터리 차저
- 작동 전압 : 4.45~6.45
- 외부 저항 통해 최대 800mA까지 충전 전류 설정 가능 (최소 50mA)
- 패지키 : SOT-23
- Micro USB 커넥터 사용
- 정션 온도 초과를 방지하기 위해 방열판 사용
- 참고
- bq21040 데이터 시트 :
- CNC 활용 보드 제작 (알리익스프레스에서 판매 중인 CNC3018 사용)
- 사용 프로그램 : KiCAD (회로 및 아트웍), FlatCAM (G-Code 생성), bCNC (CNC 제어)
[최대 정격 절대값]
- 입력 전압 : -0.3~30V
- 출력 전압 : -0.3~7V
- 입력 최대 전류 : 1.25A
- 출력 최대 전류 : 1.25A
- 출력 싱크 전류 : 15mA (CHG에 연결된 LED에 흐르는 전류)
- 정션 온도 : -40~150℃
- 보관 온도 : -65~150℃
- 최대 정격 절대값 이상의 스트레스는 장치에 영구적인 데미지를 줄 수 있음
[권장 작동 조건]
- 작동 전압 : VDPM(Adaptor low input voltage protection), VOVP(Input Overvoltage Protection)으로 인해 4.45~6.45V
- 입력 및 출력 최대 전류 : 0.8A
- 정션 온도 : 0~125℃
- Fast-charge 전류 프로그래밍 레지스터 : 0.675~10.8k (배터리 충전 전류(IOUT) 설정에 사용)
- TS 사용 안 할 경우, TS핀과 VSS 사이에 10k 이상의 레지스터 연결
[온도 정보]
- RθJA : 전력 손실 1W 당 정션 온도 130.8℃ 상승
- 전력 손실 P = [V(IN) – V(OUT)] × I(OUT) + [V(OUT) – V(BAT)] × I(BAT) (데이터시트 p.23)
- 예) VIN=5V, VOUT=4.2 IOUT=500mA, IBAT= 498.48mA (I OUT(500mA) - I TS(0.42mA) - I CHG(1.1mA)), 배터리 3.4V
- [5 - 4.2] x 0.5 + [4.2 - 3.4] x 0.499 = 0.799W
- 104.51℃ 증가, 주변 온도 30℃라면 30+104.51=134.51℃ (정션 온도)
- (R TS - 10k, R CHG - 1K, LED - 3.1V)
- SMD 타입의 경우, 다양한 열 전도 경로와 PCB 설계와의 관계가 더 높아서 저항 매개변수를 사용해 정션 온도를 측정하면 잘못된 결과를 초래할 수 있다
- 보드 유형, 크기, 층, 동박 두께, 비아 수 등과 같은 PCB 설계 차이가 최종 열 성능에 큰 영향을 미친다
[작동]
- 차저는 세가지 충전 단계를 갖는다
- 완방된 배터리를 복구하기 위한 프리차지, 벅 차지를 안전하게 공급하는 패스트차지 정전류,
안전하게 풀 용량에 도달하기 위한 볼티지 레귤레이션
- 차저는 온도 센싱 스탠다드, 오버 볼티지 프로텍션(OVP), DPM-IN, 세이프티 타이머, ISET 쇼트 보호 등의 안전 기능 세트를 가지고 있다
- 만약 배터리 전압이 LOWV 쓰레스홀드(2.5V) 보다 낮다면 배터리는 방전된 것으로 여겨지고 프리컨디셔닝 사이클이 시작된다. 이 페이즈에서 배터리로 흘러가는 전류량은 프리 차지 전류라고 불리고 패스트 차지 전류의 20%로 고정되어 있다
- 배터리 전압이 VLOWV 쓰레스홀드까지 충전되면 패스트차지가 시작되고 패스트차지 전류가 적용된다
- 패스트차지 정전류는 ISET 터미널을 사용해 프로그램된다
- 충전의 대부분은 정전류에 의해 이뤄진다
- IC내의 전력 소모는 배터리 전압이 최저일 때 극대가 된다
- 만약 IC가 125℃에 도달해 IC가 써멀 레귤레이션에 들어가면 타이머 클럭이 절반으로 느려지고 온도를 더 이상 상승시키지 않기 위해 필요한만큼 충전 전류를 줄인다
- 배터리 셀이 레귤레이션 전압만큼 충전되면 전압 루프 제어를 취하고 전류가 종단 쓰레스홀드에 가까워질 때까지 배터리를 레귤레이션 전압으로 유지한다
- 종단 전류는 패스트차지 전류의 10%로 설정된다
- CHG 터미널은 첫번째 충전 사이클일 때만 LOW (LED ON)이고 충전 전류에 대한 종단이 활성, 비활성이든 관계없이 종단 쓰레스홀드에 도달하면 턴 오프된다
- (데이터시트 p.8 내용 발췌)