LTC スタンドアロン・リニアNiMH/NiCd高速バッテリ・チャージャ

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LTC4060

4060f オプションのサーミスタと充電インジケータ付き 2_{セル、2AスタンドアロンNiMH高速チャージャ} 2セルNiMHの充電プロフィール VCC VIN =5V LTC4060 GND SHDN CHRG NTC PROG ARCT SEL0 SEL1 ACP SENSE DRIVE BAT TIMER CHEM PAUSE 330Ω 698Ω NTC 1.5nF 4060 TA01 NiMH BATTERY “CHARGE” +

CHARGE TIME (MINUTES) 0 3.10 BATTERY VOLTAGE (V)3.20 3.30 3.40 10 20 30 40 4060 TA01b 50 60 –∆V TERMINATION

スタンドアロン・リニアNiMH/NiCd

高速バッテリ・チャージャ

特長

■ 1、2、3または4直列セルNiMH/NiCdバッテリ用の完全な高速チャージャ・コントローラ ■ ファームウェアやマイクロコントローラが不要 ■ −ΔV、最大電圧または最大時間による終了 ■ センス抵抗やブロッキング･ダイオードが不要 ■ 自動再充電により、バッテリを充電された状態に維持 ■ プログラム可能な高速充電電流：0.4A∼2A ■ 高精度の充電電流：2Aで 5%精度 ■ 外付けセンス抵抗を使用して、2Aを超える高速充電電流をプログラム可能 ■ バッテリの自動検出 ■ 深く放電したバッテリの予備充電 ■ オプションの温度条件確認充電 ■ 充電状態とACアダプタ検知の状態出力はLEDをドライブ可能 ■ 入力電源を取り去った時の自動スリープ･モード ■ スリープ･モードでのバッテリ流出電流が微小：<1µA ■ 手動シャットダウン ■ 入力電源範囲：4.5V∼10V ■ 16ピンDFNおよびTSSOPパッケージ

アプリケーション

■ 携帯用コンピュータ、携帯電話、PDA ■ 医療機器 ■ 充電ドックおよび据置型チャージャ ■ 携帯用民生電子機器

概要

LTC®4060はNiMHまたはNiCdバッテリ用の完全な高速充電システムです。わずか数個の外付け部品を使用するだけで、スタンドアロン･リニア充電システムを設計できます。外付けPNPトランジスタによって充電電流を供給します。充電電流は、抵抗を使用してユーザーがプログラム可能です。小型の外付けコンデンサによって最大充電時間を設定します。外付けの電流センス抵抗やブロッキング･ダイオードは不要です。このデバイスはDC入力電源とバッテリの挿入/取り外しを自動的に検知します。放電がかなり進んでいるバッテリは、高速充電の前にC/5のレートで充電されます。高速充電はΔV検出法を用いて終了します。バックアップ終了はプログラム可能なタイマとバッテリ過電圧検出器によって行われます。オプションの外付けNTCサーミスタを使用して、温度ベースの充電条件確認を行うことができます。また、オプションのプログラム可能な再充電機能により、放電後にバッテリを自動的に再充電します。 SHDNピンを使用して手動シャットダウンを行うことができます。また、入力電源を取り去ると、LTC4060は自動的にスリープ・モードになります。シャットダウンまたはスリープ･モード時のバッテリ流出電流は1µA以下です。 LTC4060は高さの低い(0.75mm）16ピン5mm 3mm DFN パッケージと16ピンTSSOPパッケージで供給されます。どちらのパッケージもダイ実装用の金属パッドが露出しているので、最適な熱性能を実現します。、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。

標準的応用例

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LTC4060

4060f

ORDER PART

NUMBER

LTC4060EDHC

より広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社へお問い合わせください。 16 15 14 13 12 11 10 9 17 1 2 3 4 5 6 7 8 GND CHRG VCC ACP CHEM NTC SEL1 SEL0 DRIVE BAT SENSE TIMER SHDN PAUSE PROG ARCT TOP VIEW DHC16 PACKAGE 16-LEAD (5mm × 3mm) PLASTIC DFN TJMAX = 125°C, θJA = 37°C/W EXPOSED PAD (PIN 17) IS GND MUST BE SOLDERED TO PCB TO OBTAIN

θJA = 37°C/W OTHERWISE θJA = 140°C

DHC PART

MARKING

4060

ORDER PART

NUMBER

LTC4060EFE

FE PART

MARKING

4060EFE

FE PACKAGE

16-LEAD PLASTIC TSSOP 1 2 3 4 5 6 7 8 TOP VIEW 16 15 14 13 12 11 10 9 DRIVE BAT SENSE TIMER SHDN PAUSE PROG ARCT GND CHRG VCC ACP CHEM NTC SEL1 SEL0 17 TJMAX = 125°C, θJA = 37°C/W EXPOSED PAD (PIN 17) IS GND MUST BE SOLDERED TO PCB TO OBTAIN

θJA = 37°C/W OTHERWISE θJA = 135°C

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

VCC Supply

VCC Operating Voltage Range (Note 4) ● 4.50 10 V

ICC VCC Supply Current (Note 9) IPROG = 2mA (RPROG = 698Ω), 2.9 4.3 mA PAUSE = VCC

ISD VCC Supply Shutdown Current SHDN = 0V 250 325 µA

IBSD Battery Pin Leakage Current in Shutdown (Note 5) VBAT = 2.8V, SHDN = 0V –1 0 1 µA IBSL Battery Pin Leakage Current in Sleep (Note 6) VCC = 0V, VBAT = 5.6V –1 0 1 µA VUVI1 Undervoltage Lockout Exit Threshold SEL0 = 0, SEL1 = 0 and SEL0 = VCC, ● 4.25 4.36 4.47 V

SEL1 = 0, VCC Increasing

VUVD1 Undervoltage Lockout Entry Threshold SEL0 = 0, SEL1 = 0 and SEL0 = VCC, ● 4.15 4.26 4.37 V SEL1 = 0, VCC Decreasing

絶対最大定格

（Note 1） VCCからGND ...0.3V∼11V 入力電圧 SHDN、NTC、SEL0、SEL1、PROG、ARCT、 BAT、CHEM、TIMER、PAUSE ... 0.3V∼(VCC＋0.3V) 出力電圧 CHRG、ACP、DRIVE ... 0.3V∼(VCC＋0.3V) 出力電流 (SENSE) ...2.2A 短絡継続時間 (DRIVE) ...無期限動作周囲温度範囲（Note 2） ... 40℃∼85℃ 動作接合部温度 (Note 3) ...125℃ 保存温度範囲 TSSOPパッケージ ... 65℃∼150℃ DFNパッケージ ... 65℃∼125℃ リード温度 (半田付け、10秒) TSSOPパッケージ ...300℃

パッケージ/発注情報

電気的特性

●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA＝25℃での値。注記がない限り、VCC = 5V、VBAT = 2.8V、GND = 0V。デバイスのピ ンに流れ込む電流はすべて正で、デバイスのピンから流れ出す電流はすべて負。注記がない限り、すべての電圧はGNDを基準にして いる。

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LTC4060

4060f

VUVI2 Undervoltage Lockout Exit Threshold SEL0 = 0, SEL1 = VCC, VCC Increasing ● 6.67 6.81 6.95 V VUVD2 Undervoltage Lockout Entry Threshold SEL0 = 0, SEL1 = VCC, VCC Decreasing ● 6.57 6.71 6.85 V VUVI3 Undervoltage Lockout Exit Threshold SEL0 = VCC, SEL1 = VCC, VCC Increasing ● 8.28 8.47 8.65 V VUVD3 Undervoltage Lockout Entry Threshold SEL0 = VCC, SEL1 = VCC, VCC Decreasing ● 8.18 8.37 8.55 V VUVH Undervoltage Lockout Hysteresis For All SEL0, SEL1 Options 100 mV

Charging Performance

IFCH High Fast Charge Current (Notes 7, 10) RPROG = 698Ω, 5V < VCC < 10V ● 1.9 2 2.1 A IFCL Low Fast Charge Current (Note 7) RPROG = 3480Ω, 4.5V < VCC < 10V ● 0.35 0.4 0.45 A IPCH High Precharge Current (Note 7) RPROG = 698Ω, 4.5V < VCC < 10V 320 400 480 mA IPCL Low Precharge Current (Note 7) RPROG = 3480Ω, 4.5V < VCC < 10V 40 80 120 mA IBRD Battery Removal Detection Bias Current 4.5V < VCC < 10V, VBAT = VCC – 0.4V ● –450 –300 –160 µA VBR Battery Removal Threshold Voltage (Note 8) VCELL Increasing, 4.5V < VCC < 10V ● 1.95 2.05 2.15 V VBRH Battery Removal Threshold Hysteresis Voltage VCELL Decreasing 50 mV

(Note 8)

VBOV Battery Overvoltage Threshold (Note 8) VCELL Increasing, 4.5V < VCC < 10V ● 1.85 1.95 2.05 V VBOVH Battery Overvoltage Threshold Hysteresis (Note 8) VCELL Decreasing 50 mV VFCQ Fast Charge Qualiﬁcation Threshold Voltage VCELL Increasing, 4.5V < VCC < 10V 840 900 960 mV

(Note 8)

VFCQH Fast Charge Qualiﬁcation Threshold Hysteresis VCELL Decreasing 50 mV Voltage (Note 8)

VIDT Initial Delay Hold-Off Threshold Voltage (Note 8) VCELL Increasing, 4.5V < VCC < 10V 1.24 1.3 1.36 V VIDTH Initial Delay Hold-Off Threshold Hysteresis Voltage VCELL Decreasing 50 mV

(Note 8)

VMDV –ΔV Termination (Note 8) CHEM = VCC (NiCd) ● 11 16 21 mV

CHEM = 0V (NiMH) ● 5 8 14 mV

VPROG Program Pin Voltage 4.5V < VCC < 10V, RPROG = 635Ω ● 1.45 1.5 1.54 V and 3480Ω

VART Automatic Recharge Programmed Threshold VCELL Decreasing, VARCT = 1.1V, ● 1.065 1.1 1.135 V Voltage Accuracy (Note 8) 4.5V < VCC < 10V

VARDT Automatic Recharge Default Threshold Voltage VCELL Decreasing, VARCT = VCC, ● 1.235 1.3 1.365 V Accuracy (Note 8) 4.5V < VCC < 10V

VARH Automatic Recharge Threshold Voltage Hysteresis VCELL Increasing 50 mV (Note 8)

VARDEF Automatic Recharge Pin Default Enable Threshold VCC VCC V

Voltage – 0.8 – 0.2

VARDIS Automatic Recharge Pin Disable Threshold 250 650 mV

Voltage

IARL Automatic Recharge Pin Pull-Down Current VARCT = 1.3V ● 0.15 1.5 µA VCLD NTC Pin Cold Threshold Voltage VNTC Decreasing, 4.5V < VCC < 10V ● 0.83 • 0.86 • 0.89 • V

VCC VCC VCC

VCLDH NTC Pin Cold Threshold Hysteresis Voltage VNTC Increasing 150 mV VHTI NTC Pin Hot Charge Initiation Threshold Voltage VNTC Decreasing, 4.5V < VCC < 10V ● 0.47 • 0.5 • 0.53 • V

VCC VCC VCC

電気的特性

●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA＝25℃での値。注記がない限り、VCC = 5V、VBAT = 2.8V、GND = 0V。デバイスのピ

ンに流れ込む電流はすべて正で、デバイスのピンから流れ出す電流はすべて負。注記がない限り、すべての電圧はGNDを基準にして いる。

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LTC4060

4060f

VHTIH NTC Pin Hot Charge Initiation Hysteresis Voltage VNTC Increasing 100 mV VHTC NTC Pin Hot Charge Cutoff Threshold Voltage VNTC Decreasing, 4.5V ≤ VCC ≤ 10V ● 0.37 • 0.4 • 0.43 • V

VCC VCC VCC

VHTCH NTC Pin Hot Charge Cutoff Hysteresis Voltage VNTC Increasing 100 mV

VNDIS NTC Pin Disable Threshold Voltage 25 250 mV

INL NTC Pin Pull-Down Current VNTC = 2.5V ● 0.15 1.5 µA tACC Timer Accuracy RPROG = 698Ω, CTIMER = 1.2nF and –15 0 15 %

RPROG = 3480Ω, CTIMER = 470pF

Output Drivers

IDRV Drive Pin Sink Current VDRIVE = 4V ● 40 70 120 mA RDRV Drive Pin Resistance to VCC VDRIVE = 4V, Not Charging 4700 Ω VOL ACP, CHRG Output Pins Low Voltage IACP = ICHRG = 10mA 0.8 V IOH ACP, CHRG Output Pins High Leakage Current Outputs Inactive, VCHRG = VACP = VCC –2 2 µA

Control Inputs

VIT SHDN, SEL0, SEL1, CHEM, PAUSE Pins Digital VCC = 10V 350 650 mV Input Threshold Voltage

VITH SHDN, SEL0, SEL1, CHEM, PAUSE Pins Digital 50 mV

Input Hysteresis Voltage

IIPD SHDN, SEL0, SEL1, CHEM Pins Digital Input VCC = 10V, VIN = VCC 0.4 2 µA Pull-Down Current

IIPU PAUSE Pin Digital Input Pull-Up Current VIN = GND –2 –0.4 µA

電気的特性

●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA＝25℃での値。注記がない限り、VCC = 5V、VBAT = 2.8V、GND = 0V。デバイスのピ ンに流れ込む電流はすべて正で、デバイスのピンから流れ出す電流はすべて負。注記がない限り、すべての電圧はGNDを基準にして いる。 Note 1: 絶対最大定格は単に延命可能な限界値を示す。これらの限界値を超えてデバイスを動作させると永続的損傷を与える可能性がある。連続して、または長時間これらの最大レベルを与えると、デバイスの信頼性に悪影響を与える可能性がある。 Note 2: LTC4060は、0℃∼70℃の周囲温度範囲および0℃∼85℃の接合部温度範囲で性能仕様に適合することが保証されている。40℃∼85℃の動作周囲温度範囲での仕様は設計、特性評価および統計学的なプロセス・コントロールとの相関で確認されている。 Note 3: このデバイスには短時間の過負荷状態のあいだデバイスを保護するための過熱保護機能が備わっている。過熱保護機能は約145℃の温度で作動するが、これは規定最大動作接合部温度より高い。規定された最高動作温度を超えた動作が継続するとデバイスの劣化または故障が生じるおそれがある。動作接合部温度T（℃）は周囲温度TJ Aおよび消費電力PD（ワット）から次式に従って計算される。 TJ = TA + θJA • PD Note 4: 数マイクロ秒以下の短時間VCCが最小規定値から低下しても、低電圧検出回路は無視する。 Note 5: 外付けPNPパス・トランジスタのコレクタが2.8V（直列接続した2個の充電されたセルのVBAT）にバイアスされ、ベースがVCCにバイアスされているときのPNPパス・トランジスタのB-C逆方向リーク電流は無視できると仮定している。 Note 6: 外付けPNPパス・トランジスタのエミッタが0V（VCC）にバイアスされ、ベースが 5.6V（直列接続した4個の充電されたセルのVBAT）にバイアスされているときのPNPパス・トランジスタのB-E逆方向リーク電流は無視できると仮定している。 Note 7: 規定充電電流は、内部電流センス抵抗を通り、外付けPNPパス・トランジスタのエミッタに流れ込む安定化された電流である。実際のバッテリ充電電流はわずかに少なく、PNPのアルファに依存する。 Note 8: 1セルあたりの電圧として与えられている（VBAT/セルの個数）。 Note 9: 電源電流には電流プログラミング抵抗の2mAの電流が含まれる。チャージャは停止しており、バッテリに充電してはいない。 Note 10: テストソケットの接触抵抗と2Aの電流による電圧降下を補償するため、最小VCC 電源はこのテストのあいだ5Vに設定される。これにより、テストされるデバイスに与えられる電源電圧がUVLOエントリ・スレッショルドより下に下がらないように保証する。 4.5Vの最小VCCでの仕様は設計と特性評価によって確認されている。

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LTC4060

4060f 1CのレートでのNiMHバッテリの 充電特性 1C充電特性のレートでのNiCdバッテリの C/2充電特性のレートでのNiMHバッテリの C/2のレートでのNiCdバッテリの 充電特性 IFCHと温度および電源電圧 IFCLと温度および電源電圧 IBRDと温度および電源電圧

CHARGE TIME (MINUTES) 0 1.4 CELL VOLTAGE (V) 1.5 1.6 1.7 10 20 30 40 4060 G02 50 60 –∆V TERMINATION TA = 25°C

CHARGE TIME (MINUTES) 0 20 1.35 CELL VOTLAGE (V) 1.45 1.60 40 80 100 4060 G03 1.40 1.55 1.50 60 120 140 –∆V TERMINATION TA = 25°C

CHARGE TIME (MINUTES) 0 20 1.40 CELL VOTLAGE (V) 1.50 1.65 40 80 100 4060 G04 1.45 1.60 1.55 60 120 140 –∆V TERMINATION TEMPERATURE (°C) –50 1.990 IFCH (A) 1.995 2.000 2.005 2.010 –25 0 25 50 4060 G05 75 100 125 VCC = 10V VCC = 4.5V TEMPERATURE (°C) –50 398 IFCL (mA) 399 400 401 402 –25 0 25 50 4060 G06 75 100 125 VCC = 10V VCC = 4.5V TEMPERATURE (°C) –50 –340 IBRD (µ A) –300 –260 –25 0 25 50 4060 G07 75 100 125 VCC = 10V VCC = 4.5V TEMPERATURE (°C) –50 12 14 18 25 75 4060 G08 10 8 –25 0 50 100 125 6 4 16 VMDV (mV) NiCd 4.5V ≤ VCC ≤ 10V NiMH 4.5V ≤ VCC ≤ 10V TEMPERATURE (°C) –50 0.5 1.0 1.7 25 75 4060 G09 0 –0.5 –25 0 50 100 125 –1.0 –1.5 1.5 ERROR (%) VCC = 10V VCC = 4.5V RPROG = 3480Ω CTIMER = 470pF RPROG = 698Ω CTIMER = 1.2nF CHARGE TIME (MINUTES)

0 1.55 CELL VOLTAGE (V) 1.60 1.65 1.70 10 20 30 40 4060 G01 50 60 –∆V TERMINATION TA = 25°C

標準的性能特性

VMDVと温度および電源電圧 tACCと温度および電源電圧

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LTC4060

4060f

ピン機能

DRIVE（ピン1）：外付けPNPパス・トランジスタ用ベース・ドライブ出力。PNPのベースをドライブする制御されたシンク電流を与えます。このピンにはLTC4060のための電流制限保護機能が備わっています。 BAT（ピン2）：バッテリ電圧検出入力ピン。LTC4060はこのピンの電圧を使ってバッテリ電圧をモニタし、充電時にバッテリ電流を制御します。内部抵抗分割器がこのピンに接続されており、シャットダウン時やVCCに電源が与えられていないとき切断されます。 SENSE（ピン3）：充電電流検出ノード入力。VCCからの電流が内部電流センス抵抗を通り、再びSENSEピンに現れて、外付けPNPのエミッタに供給されます。PNPのコレクタが充電電流を直接バッテリに供給します。 TIMER（ピン4）：充電タイマ入力。PROGからGNDに接続された抵抗とともに、TIMERとGNDのあいだに接続されたコンデンサにより、充電サイクルのタイミング・リミットがプログラムされます。 SHDN（ピン5）：アクティブ L のシャットダウン制御ロジック入力。L に引き下げると充電が停止し、LTC4060 の電源電流が最小になります。 PAUSE（ピン6）：停止イネーブル・ロジック入力。このピンを H にすると、チャージャを停止して、チャージャ電流をオフし、終了をディスエーブルし、タイマを停止することができます。L にすると、充電プロセスを再開します。 PROG（ピン7）：充電電流のプログラミング入力。このピンとGNDのあいだに接続された外付け抵抗（RPROG）のための1.5V仮想リファレンスを与え、バッテリ充電電流をプログラムします。高速充電電流はこの抵抗を流れる電流の930倍になります。この電圧はシステムの電圧リファレンスとして使用することもできます。 ARCT（ピン8）：自動再充電スレッショルド・プログラミング入力。平均セル電圧がこのスレッショルドより下に下がると、充電が再び開始されます。このピンの電圧は、 PROGピンに2個の直列抵抗を使い、それらの共通点に接続することによって簡単に得ることができます。ARCT をVCCに接続すると、1.3Vの既定のスレッショルドが有効になります。ARCTをGNDに接続すると、自動再充電が禁止されます。 SEL0、SEL1（ピン9、10）：セルの個数の選択ロジック入力。1 個のセルの場合、両方のピンをGNDに接続します。2個のセルの場合、SEL1をGNDに、SEL0をVCCに接続します。3 個のセルの場合、SEL1をVCCに、SEL0をGNDに接続します。4個のセルの場合、両方のピンをVCCに接続します。 NTC（ピン11）：バッテリ温度入力。外付けNTCサーミスタ・ネットワークをNTCに接続して、温度に基づく充電条件を確認することができます。NTCをGNDに接続すると、この機能が禁止されます。 CHEM（ピン12）：バッテリの種類の選択ロジック入力。 H レベルに接続すると、NiCdの高速充電ΔV終了パラメータが使われます。L レベルを選択すると、NiMHのパラメータが選択されます。 ACP（ピン13）：オープン・ドレインの電源状態出力。VCCが低電圧ロックアウト・スレッショルドよりも高いと、ACP ピンはグランドに引き下げられます。それ以外は、このピンは高インピーダンスになります。この出力はLEDをドライブする能力があります。 VCC（ピン14）：電源入力。このピンは1µFのコンデンサを使ってグランドにバイパスすることができます。 CHRG（ピン15）：オープン・ドレインの充電インジケータ状態出力。LTC4060はこのピンをGNDにドライブして、バッテリ充電中であることを示します。バッテリの異常な温度上昇により充電が休止ないし中断されると、このピンはGNDに引き下げられたままになります。それ以外は、このピンは高インピーダンスになります。この出力は LEDをドライブする能力があります。 GND（ピン16）：グランド。このピンは内部電圧リファレンスと他の回路のグランドを与えます。すべての電圧スレッショルドはこのピンを基準にしています。露出パッド（ピン17）：熱接続。内部でGNDに接続されています。最適熱性能を得るため、PCBのグランドに半田付けします。

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LTC4060

4060f 7 – + A1 R1 31.5Ω R20.03Ω 1.5V PROG RPROG 14 VCC NTC CUTOFF I I/5 HOT COLD CURRENT DIVIDER VOLTAGE REFERENCE UVLO SUPPLY GOOD SEL0 SEL1 AUTORECHARGE DETECTOR IC OVERTEMPERATURE DETECT OUTPUT DRIVER AND CURRENT LIMIT BATTERY DETECTOR A/D CONVERTER IBRD 4060 BD OSCILLATOR TIMER CTIMER IOSC THERMISTOR INTERFACE CHARGER STATE CONTROL LOGIC VCC I I/5 IOSC _– ₊ 11 CHRG 15 ACP 13 SHDN 5 PAUSE 6 4 ARCT 8 2 SEL0 9 SEL1 10 CHEM GND 16, 17 12 BAT 1 DRIVE 3 SENSE A2 +

ブロック図

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LTC4060

4060f 充電条件の確認バッテリが装着されており、温度が正常（オプション）シャットダウンスリープ電源有効（ACP = 0）低電源または電源なし手動シャットダウン（SHDN = 0）電源が適切でチャージャがイネーブルされているバッテリが外されている、バッテリの過電圧、充電時間のタイムアウト、またはデバイスの過熱予備充電（IMAX/5）高速充電（IMAX）自動再充電 ΔVによる終了 �� VCELLが適切で、温度が正常（オプション） VCELL < 自動再充電スレッショルド 図1．LTC4060の基本状態図

動作

LTC4060はNiMHまたはNiCdバッテリ用の完全なリニア高速充電システムです。図1のブロック図、状態図（図1）およびアプリケーション回路（図2）を参照すると動作をよく理解できます。電力が供給されないスリープ・モードのあいだ、バッテリはどの内部負荷からも切り離されます。VCCがUVLO（低電圧ロックアウト）の終了スレッショルドを超えて上昇すると、スリープ・モードから出てシャットダウン・モードに入ります。UVLOスレッショルドはSEL0ピンとSEL1ピンによってプログラムされた直列セルの個数に依存します。シャットダウン状態になると、ACPピンが高インピーダンスから低インピーダンスの状態になります。以下のすべての条件が満たされると、シャットダウン・モードから出て、充電条件確認モードに入ります：1)SHDNから手動シャットダウン・コマンドが与えられていない、2)バッテリ過電圧検出器は過電圧を検出していない、3)バッテリ取り外し検知器はバッテリが装着されていることを検知している、4)休止がアクティブではない、および5)デバイスの接合部温度が正常である。充電条件確認モードになると、サーミスタ・インタフェースはオプションのサーミスタ・ネットワークをモニタし、バッテリ温度が充電リミット内にあるか判断します。温度がリミット内にあると判断されれば、充電を開始することができます。充電中、CHRGピンはGNDに引き下げられ、LEDをドライブすることができます。

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LTC4060

4060f

動作

充電電流はPROGピンとGNDのあいだに接続された外付けの電流プログラミング抵抗によって設定されます。ブロック図では、アンプA1により、仮想1.5VがPROGピンに現れますので、プログラミング抵抗のすべての電流はN チャネルFETを通って電流分割器に流れます。電流分割器はチャージャ状態制御ロジックによって制御され、セルの電圧に依存して、予備充電（I/5）または高速充電（I）のどちらかに適した電圧をR1の両端に発生させます。電

流分割器は定電流IOSCも発生し、TIMERピンに接続され

た外付けコンデンサとともに、発振器のクロック周波数を設定します。充電中、外付けPNPトランジスタのコレクタがバッテリの充電電流を供給します。PNPのエミッタ電流はSENSEピンに流れ込み、内部電流センス抵抗R2 （0.03Ω）を通って流れます。この電流はベース電流を含んでいるので、コレクタ電流よりわずかに大きくなります。アンプA2と出力ドライバはDRIVEピンを通して外付け PNPのベースをドライブし、R1の両端に現れるのと同じ基準電圧がR2の両端に現れるように強制します。R1とR2 のあいだの高精度の比が、電流プログラミング抵抗とともに、充電電流を精確に決定します。充電が始まると、チャージャの状態制御ロジックがバッテリの予備充電をイネーブルします。セル電圧が高速充電条件確認スレッショルドを超えると、高速充電が開始されます。セル電圧が予備充電の直前に初期遅延ホールドオフ・スレッショルド電圧を超えていると、ADコンバータは直ちに高速充電を終了するΔVイベントをモニタします。そうでなければ、高速充電電圧安定化ホールドオフ時間が経過するまでは、ADコンバータは充電を終了する条件のΔVイベントをモニタしません。終了のためのΔVの大きさはCHEMピンによってNiMHまたはNiCd のどちらかのために選択されます。バッテリ温度が高くなり過ぎたり低くなり過ぎたりすると、温度が正常な範囲に戻るまで、充電はチャージャ状態制御ロジックによって中断されます。プログラムされた時間が経過すると、終了タイマはチャージャをシャットダウン・モードにします。充電が終了した後、オプションの自動再充電検出機能が、充電サイクルを自動的に再度開始する前に、バッテリが既定のセル電圧または外部でプログラムされたセル電圧まで低下するのをモニタします。 SHDNピンを使って、チャージャをシャットダウンおよびリセットの状態に戻すことができます。PAUSEピンを使うと、充電電流と内部クロックを任意の時間中断することができます。フォールト状態（PNPベース電流の過度のドライブによるデバイスの過熱など）が、デバイスの過熱検出、出力ドライバおよび電流制限の各ブロックによって監視され、制限されます。 VCCが取り去られるか、または手動シャットダウン状態になると、チャージャはバッテリから微小なリーク電流しか流さないので、スタンバイ時間が最大限延びます。 VCCが取り去られていると、外付けPNPのベースはチャージャによってバッテリに接続されます。手動シャットダウンでは、このベースはチャージャによってVCCに接続されます。低電圧ロックアウト内部低電圧ロックアウト回路（UVLO）は入力電圧をモニタして、VCCが低電圧エクシット・スレッショルドを超すまで、チャージャを非アクティブなスリープ・モードに保ちます。ACPピンはスリープ・モードのあいだ高インピーダンスになり、アクティブ・モードのとき低インピーダンスのグランドになります。そのスレッショルドはSEL0ピンとSEL1ピンによって選択された直列セルの個数に依存します（「電気的特性」の表のVUVI1-3とVUVD1-3を参照）。 UVLO回路には100mVのヒステリシスが組み込まれています。スレッショルドは、最小VCCと（1.8Vのバッテリ・セル電圧の）BATのあいだに約600mVの最小電圧降下を与えるように選択されます。これは、電源電圧がその最小値に近いとき外付けパワーPNPが過度に飽和するのを防ぐのに役立ちます。非アクティブなあいだ、LTC4060は無視できるリーク電流（IBSL）にまでバッテリ電流を減らします。手動シャットダウン制御 LTC4060は、SHDNピンを L レベルにすることにより、 VCCが与えられていても、低消費電流のシャットダウン状態に強制することができます。手動シャットダウンでは、充電は禁止され、内部タイマはリセットされ、発振器はディスエーブルされ、CHRG状態出力は高インピーダンスになり、ACPは引き続き正しい状態を出力します。 LTC4060には低電流が電源から流れ（ISD）、バッテリに流れる電流はわずかで無視できます（IBSD）。

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LTC4060

4060f 表1．LTC4060の時間制限プログラミングの例 バッテリ バッテリ 自動 標準高速 電圧が 充電 電圧の 再充電 UVLO_{の終了、バッテリの} 充電安定するまでの時間制限サンプリング開始時の 挿入 / 取り外し / 過電圧、 高速 レートホールドオフ (tMAX) 間隔遅延 高速充電の開始および 充電電流 RPROG CTIMER （C） 時間（分） (時間 ) （秒） （秒） サーミスタ・イベントの各遅延（ms） 2A 698Ω 1nF 1.5 4.6 to 5.7 1.1 15 15 to 31 175 to 260 2A 698Ω 1.5nF 1 6.9 to 8.4 1.6 23 23 to 46 260 to 390 2A 698Ω 1.8nF 0.75 8.4 to 10.3 2 28 28 to 56 320 to 480 2A 698Ω 2.7nF 0.5 12.6 to 15.4 3 42 42 to 84 480 to 720 400mA 3480Ω 180pF 1.5 4.2 to 5.2 1 14 14 to 28 160 to 240 400mA 3480Ω 270pF 1 6.3 to 7.7 1.5 21 21 to 42 240 to 360 400mA 3480Ω 390pF 0.75 8.9 to 11 2.1 30 30 to 60 340 to 510 400mA 3480Ω 560pF 0.5 12.6 to 15.4 3 42 42 to 84 480 to 720

動作

SHDNピンを H レベルにすると、シャットダウンが終了し、充電条件確認に入ります。充電条件確認 LTC4060は、スリープ・モードまたはシャットダウン・モードから出た後、充電を開始する前に、バッテリの有無および（サーミスタが使用されていれば）バッテリの温度が適切か否かをチェックします。 VCELL (VBAT/セルの個数) が2.05V (VBR)より低いと、バッテリが存在すると判断します。VCELLが表1の右端の列に示されているバッテリ過電圧イベント遅延より長い時間1.95V（VBOV）を超えて上昇すると、バッテリの過電圧状態が検出され、充電が停止します。このようにして停止

したら、VCELLが1.9V（VBOVVBOVH）より下に下がった

後、バッテリを取り外して再装着し（または過電圧状態がバッテリを取り外した結果ならばバッテリを再度装着し）、SHDNピンを L から H にトグルするか、またはチャージャへの電力を切ってから再度与えるだけで、条件確認を再度開始することができます。 NTCピンの電圧が温度ディスエーブル・スレッショルド（VNDIS）より上ならば、LTC4060はサーミスタの温度が 5℃∼45℃のあいだであることを検証します。これらの温度リミットが満たされるまで、充電は開始されません。 LTC4060はすべての充電状態を通して重要な電圧と温度のパラメータの条件確認を続けます。VCCが低電圧ロックアウト・スレッショルドより下に下がると、スリープ・モードに入ります。内部ダイ温度が高くなり過ぎると、充電を停止し、デバイスはシャットダウン状態に入ります。シャットダウン状態になると、ダイ温度が正常なレベルまで下がってから、バッテリを取り外して再度装着するか、またはSHDNピンを L から H にトグルするか、またはチャージャへの電源を切ってから再度入れることにより、充電条件確認を再度開始することができます。予備充電条件確認されて充電が開始されるとき入る状態が予備充電です。CHRG状態出力は L に設定され、予備充電と高速充電の両方のあいだ L に留まります。VCELLの電圧が900mV（VFCQ）の高速充電条件確認電圧より低いと、 LTC4060はプログラムされた最大充電電流の1/5を使って充電します。バッテリが高速充電を受け入れる用意ができたか判断するため、セル電圧が連続してチェックされます。この電圧がVFCQに達するまで、LTC4060は予備充電状態に留まります。外付けのサーミスタが、検出された温度が5℃∼45℃の範囲を外れていることを示すと、充電は停止し、充電タイマは休止し、CHRG状態出力は L に留まります。検出温度が5℃∼45℃の範囲に戻ると、前の状態から通常の充電が再開されます。高速充電平均セル電圧がVFCQを超えると、LTC4060は予備充電から高速充電状態に移行し、PROGピンとGNDのあいだに接続された外付けプログラミング抵抗によって設定された最大電流で充電が開始されます。

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LTC4060

4060f

動作

外付けのサーミスタが、検出温度が5℃∼55℃の範囲を外れていることを示すと、充電は中断し、充電タイマは休止し、CHRG状態出力は L に留まります。検出温度が5℃∼ 45℃の範囲に戻ると、前の状態から通常の充電が再開されます。すると、電圧ベースの終了（ΔV）がリセットされ、直ちにイネーブルされます。温度リミットを超えたとき電圧ベースの終了が差し迫っていると、充電は終了します。充電終了高速充電が開始され、表1に示されているバッテリ電圧が安定するまでの初期ホールドオフ時間が経過すると、電圧ベースの終了（ΔV）がイネーブルされます。この時間を使って、深放電したバッテリや保存されていたバッテリによっては、充電開始後ほとんど直ちに起きる可能性のあるΔVイベントによる誤った終了を防ぎます。ただし、予備充電サイクルの直前、VCELLが1.3V（VIDT）より上に測定されると、ほとんど充電されたバッテリであると想定して、電圧ベースの終了（ΔV）が遅延なしにイネーブルされます。分解能が1.5mVの内部A/Dコンバータが、表1に示されているバッテリ電圧サンプリング間隔が経過するたびにセル電圧を測定します。ピーク・セル電圧が保存され、現在のセル電圧と比較されます。セル電圧が4回の連続したバッテリ電圧サンプリング間隔でピークから少なくとも VMDV（CHEMピンによって選択された大きさ）だけ低下すると、充電は終了します。バックアップ終了は、充電時間リミッタ（そのタイムリミットは表1に示されています）および過電圧検出器によって与えられます。バックアップ終了によって終了すると、バッテリを取り外して再度装着するか、または SHDNピンを L から H にトグルするか、またはチャージャへの電源を切ってから再度入れるだけで、充電条件確認を再度開始することができます。自動再充電充電が完了すると、オプションのプログラム可能な自動再充電状態に入ることができます。この状態は、もしイネーブルされていると、バッテリ・セル電圧が設定されたレベルより下に下がると、（ユーザーの介入なしに）チャージャを充電条件確認状態から自動的に再度開始します。メモリ効果の小さなNiMHセルと改良されたNiCd セルの出現により、自動再充電機能が現実的になり、非常に低速のトリクル充電が不要になりました。 CHRG状態出力は、充電が開始されるまで、自動再充電状態では高インピーダンスになります。VCELL電圧が、少なくとも表1に示されている自動再充電開始遅延時間のあいだ、ARCTピンで設定された電圧より下に下がると、充電条件確認状態に入り、高速充電が新たに開始されます。 ARCTピンの電圧を設定する簡単な方法は、図2に示されているように、2個の電流プログラミング抵抗を直列に使い、それらの共通点をARCTピンに接続することです。

PROGピンは1.5Vの定電圧（VPROG）を与えます。ARCT

ピンのプログラム可能な電圧範囲は約0.8V∼1.6Vです。 1.3Vの予めプログラムされた再充電スレッショルド

（VARDT）は、ARCTピンがVCC（VARDEF）に接続されると選

択されます。自動再充電はARCTピンがグランド（VARDIS）に接続されるとディスエーブルされます。休止充電が開始された後、PAUSEピンを使っていつでも動作を休止することができます。PAUSEピンの電圧がロジック H になると、充電タイマと他のすべてのタイマが休止し、充電が中断され、高速充電終了アルゴリズムが禁止されます。CHRG状態出力はGNDに留まります。休止前に電圧ベースの終了が差し迫っていると、充電は終了します。それ以外は、休止状態が終了すると、充電タイマと他のすべてのタイマがタイミングを再開し、充電が再度開始され、電圧ベースの終了（ΔV）がリセットされて直ちにイネーブルされます。PAUSEピンがロジック H のときバッテリが取り外されると、バッテリが取り外されたことが検知され、シャットダウン状態になります。PAUSEピンがロジック H のときバッテリが再度装着されても、休止がオフになるまで検知されません。休止期間が多数回に及ぶ場合、つまりバッテリ容量がかなり消費される可能性のある一連の期間が続く場合は、バッテリが満充電される前に安全タイマの時間が経過してしまうのを防ぐために、休止の代わりにシャットダウンを使うことを検討してください。シャットダウンは安全タイマをリセットします。

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LTC4060

4060f 表2．LTC4060の充電パラメータ

STATE CHEM CHARGE TIME LIMIT TMIN TMAX ICHRG TYPICAL TERMINATION CONDITION

Precharge Both tMAX 5°C 45°C IMAX/5 VCELL ≥ 0.9V

Fast Charge NiCd tMAX 5°C 55°C IMAX –16mV Per Cell After Initial tMAX/12 Delay NiMH tMAX 5°C 55°C IMAX –8mV Per Cell After Initial tMAX/12 Delay

動作

バッテリの種類の選択望みのバッテリの種類はCHEMピンを適切な電圧にプログラムすることによって選択されます。GNDに配線すると、NiMHセルの充電に固有の一揃いのパラメータが選択されます。CHEMをVCCに接続すると、NiCdセル用に充電が最適化されます。多様な充電パラメータの詳細を表2に示します。セルの選択直列セルの個数はSEL0ピンとSEL1ピンを使って選択します。1個のセルの場合、両方のピンをGNDに接続します。2個のセルの場合、SEL0をVCCに、SEL1をGNDに接続します。3個のセルの場合、SEL0をGNDに、SEL1をVCCに接続します。4個のセルの場合、両方のピンをVCCに接続します。

アプリケーション情報

充電電流のプログラミングバッテリ充電電流はPROGピンからGNDに接続された外付けのプログラミング抵抗によって設定されます。バッテリ高速充電電流（IMAX）の式は次のとおりです。 I I V R or R I MAX PROG PROG PROG MAX =

(

)

=     = •930 1 5. •930 1395 ここで、RPROG はPROG ピンからグランドまでの全抵抗です。たとえば、1Aの高速充電電流が必要な場合、次のようになります。 R A k PROG=1395₁ =1 4. 1% Resistor 予備充電の条件では、電流は高速充電の値（IMAX）の20% に減少します。LTC4060は2Aの最大電流で設計されています。これは、PROGピンの最大電流が2.15mA、最小プログラミング抵抗が698Ωに相当します。低電流では精度が低下するので、有効高速充電電流は約200mAの最小値に制限されます。充電電流の誤差は統計的に次のように近似することができます。 1シグマ誤差 = 約7mA 温度と時間に対する最高の安定性を得るには、1%金属皮膜抵抗を推奨します。PROGピンの容量は約75pFに制限し、そのアンプのAC位相マージンを適切に保ちます。異なったプログラミング抵抗をスイッチを使って接続するなどの様々な手段を使って、異なった充電電流をプログラムすることができます。抵抗を介してPROGピンに接続した電圧DACまたはPROGピンの抵抗に並列に接続した電流DACを使って、電流をプログラムすることもできます。バッテリの挿入と取り外し LTC4060はVCELLピンの電圧をモニタして、バッテリの挿入や取り外しを自動的に検知します。バッテリが取り外されると、充電電流または充電していないときは内部プルアップ電流（IBRD）のどちらかがVCELLを引き上げます。この電圧が表1に示されているバッテリ取り外しイベント遅延より長い時間2.05V（VBR）より上に上がると、 LTC4060はバッテリが存在しないと判断します。バッテリを挿入し、VCELLが表1に示されているバッテリ挿入イベント遅延より長い時間VBRおよび1.95V（VBOV）の両方より下に下がると、LTC4060はバッテリの存在を認識して、完全な充電サイクルを新たに開始し、充電条件確認を始めます。シャットダウンのあいだすべてのバッテリ電流が禁止されます。つまり 1%抵抗

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LTC4060

4060f

アプリケーション情報

これにより、アナログ・スイッチを使ってTIMERピンの代わりのコンデンサをプログラムしない限り、タイマの時間も変わることに注意してください。 PROGピンは1.5Vの基準電圧（VPROG）を与えますので、これからタップを取ってシステムで利用することができます。PROGの電流負荷は930倍されて増加したIMAXとして現れます。これはRPROGを調節して補償することができます。PROGピンの合計電流は2.3mAに制限する必要があります。そうでないと、絶対最大定格を超えます。 LTC4060がシャットダウン・モードのとき、PROGピンは省電力のため、グランドの電位に強制されます。タイマのプログラミング LTC4060のすべての内部タイミングは、TIMERピンの外付けコンデンサを使ってプログラムされた内部発振器から得られます。表1に示されている時間はタイマ時間に直接比例して増減します。別の方法では充電が終了されない場合に充電サイクル全体の時間を制限するため、プログラム可能な安全タイマが使われます。制限時間はTIMERピンの外付けコンデンサでプログラムされ、PROGピンに接続したプログラミング抵抗で設定される電流にも依存します。制限時間は次式で与えられます。

tMAX (Hours) = 1.567 • 106 • RPROG (Ω) • CTIMER (F)

C F t Hours R TIMER MAX PROG ( ) ( ) . • • ( ) = Ω 1 567 106 いくつかのタイミングの標準値の詳細を表1に示します。タイマは充電サイクルの開始点で開始されます。タイムアウトになると充電電流が停止し、CHRG出力が高インピーダンス状態になって充電が停止したことを示します。タイムアウト時間があまりにも短すぎると、バッテリが満充電を受けるのに十分な時間を与えない可能性があり、またはバッテリ電圧安定化のホールドオフ時間が短すぎるためΔVによる終了が時期尚早に生じる可能性があります。あまりにも長すぎるタイムアウト時間は、充電電流が低すぎることを示している可能性があり、電圧ベースの終了（ΔV）が適切に作動できなくする可能性があります。高速2C充電レートの場合の0.75時間より短いタイムアウト・リミット、または低速C/2充電レートの場合の3.5時間より長いタイムアウト・リミットは一般に推奨しません。推奨時間に関しては、バッテリの製造元へ問い合わせてください。精確な制御またはプログラムされた制御のため、外部タイミング・ソースを使ってTIMERピンをドライブすることもできます。H レベルは2.5V∼VCC、L レベルは0V ∼0.25Vでなければなりません。また、ドライビング・ソースは（RPROGを流れる電流の5%である）内部電流源をオーバードライブおよびシンクすることができなければなりません。バッテリ温度の検出 LTC4060のアプリケーションで温度検出はオプションです。すべての充電動作の温度条件確認をディスエーブルするにはNTCピンをグランドに配線する必要があります。負温度係数（NTC）のサーミスタを使った温度検出回路を図2に示します。VCCに比例した内部で得られる電圧（VCLD、VHTI、VHTC）は、温度スレッショルドをテストするため、NTC入力ピンの電圧と比較されます。バッテリの温度はサーミスタをバッテリ・パックの近くに配置して測定します。図2では、村田製作所のNTH4Gシリーズの NTH4G39A103Fなどの一般的な10k NTCを使うことができます。RHOTは、選択したNTCサーミスタの45℃での値（VNTC = VHTI = 0.5 • VCC（標準））に等しい値の1%抵抗にします。バッテリの要件に適合する別の温度を選択することもできます。LTC4060はサーミスタの値が4.42k（これは約45℃への温度上昇に相当します）より下に下がると充電サイクルを開始せず、あるいは予備充電を継続しません。ただし、高速充電が進行中であれば、サーミスタが 3k（これは約55℃（VNTC = VHTC = 0.4 • VCC（標準）への温度上昇に相当します）より下に下がるまで高速充電は停止されません。この充電カットオフ・スレッショルドに達すると、サーミスタの値が約4.8kを超えて上昇するまで（つまり、温度が約43℃（45℃2℃（VCC = 5Vでのヒステリシス））に低下するまで）充電を中断した後、充電を再開します。ヒステリシスによりトリップ点の近辺での発振が避けられます。コンパレータのヒステリシス電圧は一定ですが、VCCが増加するとサーミスタからの信号レベルが増加するので、温度ヒステリシスが小さくなったように見えることに注意してください。中断時、充電電流はオフし、安全タイマは休止します。

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LTC4060

4060f

アプリケーション情報

サーミスタが34kより上に上昇すると（温度が約0℃（5℃ 5℃（VCC = 5Vでのヒステリシス））に低下すると）充電を中断し、その後、サーミスタが27kより下に低下すると（温度が約5℃（VNTC = VCLD = 0.86 • VCC（標準））に上昇すると）充電を再開するようにも、LTC4060は設計されています。 RCOLDのRHOTに対する比が約7の多くのサーミスタが使えます。消費電力を下げるには、サーミスタ抵抗値の高いものを使うことができます。村田製作所のNTH4Gシリーズは25℃で最大100kの抵抗値を与えます。検出されるバッテリ温度の過度の誤差を防ぐため、サーミスタをバッテリに密着させ、外付けPNPパス・トランジスタからは離しておくことが重要です。さらに、VCCは LTC4060への高電流経路なので、RHOTを直接VCCピンにケルビン接続することにより、VCC電源ピンとRHOTの上端のあいだの電圧降下を最小にすることが不可欠です。電源条件 VCCピンへのDC電源入力はバッテリ充電中常に適切なリミット内になければなりません。電圧が最大定格を超えるとチャージャに損傷を与える可能性があり、（SEL0 ピンとSEL1ピンによってプログラムされた）UVLOエントリ・スレッショルドより下に電圧が下がるとチャージャがシャットダウン状態になる可能性があります（UVLOエクシット・スレッショルドを超えると新たに充電が開始されます）。LTC4060は60Hzまたは120Hzの電源リップルを除去するように設計されていますが、いくらかの注意は必要です。瞬時リップル電圧は常に上述のリミット内になければなりません。外付けPNPパス・トランジスタのコレクタ-ベース接合両端に現れるリップル電圧はそのベータ、したがってそのベース電流をわずかに変えます。エミッタ電流はLTC4060によって精密に安定化されますので、ベース電流のいかなる変化もコレクタに現れます。バッテリに流れ込むこのわずかに変化したバッテリ充電電流は、通常は重要ではないバッテリ電圧の変化を生じます。ただし、PNPからバッテリへ過度の配線インピーダンスが存在する場合、BATピンをバッテリに最も近い便利なポイントにケルビン接続すると、 LTC4060のバッテリ・モニタ回路に入るリップルの大きさを減らすのに役立つでしょう。バッテリのグランド・インピーダンスもBATピンのリップル電圧を制限するように管理します。過度のリップルがBATピンに入ると、チャージャが規定性能から外れる可能性があります。 VCCバイパス・コンデンサ LTC4060の近くに配置した1µFのコンデンサは通常適切なバイパスを入力に与えます。ただし、多層セラミック・コンデンサを使うときは注意が必要です。配線のインダクタンスとともに、セラミック・コンデンサの種類によっては自己共振や高いQ特性により、（通電中の電源に対して電源入力を接続または切断する場合など）条件によっては高電圧のトランジェントが生じることがあります。 Qを下げてこれらのトランジェントが絶対最大定格電圧を超さないようにするには、セラミック入力コンデンサに直列に約1Ωの抵抗を追加することを検討します。 BAT_{バイパス・コンデンサ} BATとGNDのあいだに接続したこのオプションのコンデンサを使って、バッテリのモニタ中または充電中の過度のコンタクトバウンスの除去を助けることができます。値はコンタクトバウンスによるオープン時間に依存しますが、一般に10µFです。このコンデンサのもうひとつの目的は、これがないとモニタや充電を損なうおそれのあるバッテリの負荷トランジェントをバイパスすることです。バッテリ接続が過度のコンタクトバウンスやバッテリ電圧の過度のトランジェントに出会うことがなければ、BATピンにコンデンサは不要です。VCCバイパス・コンデンサに関する上述の注意が同様に当てはまります。外付けPNP_{トランジスタ} 外付けPNPパス・トランジスタは、適切なベータとブレークダウン電圧、低飽和電圧および（ヒートシンクを含むこともある）十分な電力放散能力を備えている必要があります。 40mAの利用可能な最小ベース電流ドライブ（最小IDRV）で2Aの充電電流を供給するには、最小50のベータのPNP が必要です。トランジスタのコレクタからエミッタへのブレークダウン電圧は、最大電源電圧と最小バッテリ電圧のあいだの差に耐えるだけ十分高くなければなりません。ほとんどどのトランジスタでもこの要件を満たします。さらに、チャージャに電力が供給されていないとき（VIN = 0V およびVSENSE = 0V）、トランジスタのエミッタからベースへのブレークダウン電圧は、充電していないとき最大バッテリ電圧でのリーク経路を防ぐのに十分なだけ高い必要があります（DRIVEピンは内部でBATピンに切り替えられています）。

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LTC4060

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アプリケーション情報

ほとんどどのトランジスタはこの要件も満たします。低い電源電圧では、PNPの飽和電圧（VCESAT）が重要になります。VCESATは、ワイヤのI • R電圧降下を計算に入れて、最小電源電圧から内部電流センス抵抗とボンディング・ワイヤ（約0.08Ω）両端の最大電圧降下とチャージャに与えられる最大バッテリ電圧を差し引いた値より小さくなければなりません。

VCESAT (V) < VDD(MIN) – (IBAT(MAX) • 0.08Ω + VBAT(MAX))

たとえば、4.75Vの最小電源電圧と3.6Vの最大バッテリ電圧（各1.8Vの2個の直列セル）で、プログラムされた2Aの充電電流が望まれる場合、最小動作VCESATは次のようになります。 VCESAT (V) = 4.75 – (2 • 0.08 + 3.6) = 0.99V PNPトランジスタが必要な飽和電圧を達成できないと、ベース電流が急激に増加します。いくつかの理由により、これは避けるべきです。DRIVEピンの電流が電流リミットに達する可能性があり、そのためLTC4060の特性が規定値から外れ、過度の電力消費によってデバイスがサーマル・シャットダウンに追い込まれるか、またはDRIVEからの電流の一部が順方向にバイアスされたPNPのコレクタ-ベース接合を通してバッテリから引き出されるため、バッテリが放電する可能性があります。実際のバッテリの高速充電電流（IBAT）は安定化された充電電流よりわずかに少なくなります。なぜなら、チャージャはエミッタ電流を検出し、バッテリ充電電流はベース電流の分だけ減少するからです。β（IC/IB）を使って、 IBATを次のように計算することができます。 IBAT( )A =930•IPROG__ββ₊₁_

β = 100なら、IBATは1%下がります。1%の損失はIPROGを

1%だけ増やすことにより簡単に補償することができます。 PNPパス・トランジスタを選択するとき考慮すべきもうひとつの重要な要素は電力処理能力です。トランジスタのデータシートには、ある周囲温度での最大定格消費電力と高温動作での電力ディレーティングが通常与えられています。充電時のPNPの最大電力消費は次のとおりです。

PD(MAX) (W) = IMAX(VDD(MAX) – VBAT(MIN))

VDD(MAX)は最大電源電圧です。VBAT(MIN)は放電したときの最小バッテリ電圧ですが、0.9V/セルより小さいと予備充電電流レベルが起動するので、0.9V/セルより小さくはありません。熱に関する検討事項内部過熱保護が備わっており、フォールト状態で LTC4060のダイ温度が高くなり過ぎるのを防ぎます。内部ダイ温度が約145℃を超えると、充電を停止し、デバイスはシャットダウン状態に入ります。フォールトは、不十分なヒートシンク、DRIVEピンの短絡、または外付けPNP トランジスタが非常に低いVCEによる深い飽和状態にあるとそのベースへの過度のDRIVEピン電流によって生じることがあります。シャットダウン状態になると、バッテリを取り外して再度装着するか、またはSHDNピンを L から H にトグルするか、またはチャージャへの電源を切ってから再度入れるだけで、充電条件確認を再度開始することができます。この保護機能は、PNPパス・トランジスタの過熱を防ぐように設計されてはいません。ただし、間接的には、PNPの自己加熱がLTC4060に熱的に伝わってデバイスの接合部温度が145℃を超え、そのため PNPのベース電流をカットオフする可能性があります。この動作は、PNPの接合部温度を145℃よりかなり高いある温度に制限します。ユーザーは、どのような正常動作条件でも最大定格接合部温度を超えないように保証する必要があります。LTC4060の露出パッド付きパッケージのθJAについては、「パッケージ/発注情報」を参照してください。アプリケーションでの実際の熱抵抗は、強制空冷、露出パッドやその他のヒートシンクの使用、特に LTC4060が装着されるPCBの銅の量に依存して変化します。LTC4060内で消費される電力の大部分は、以下に示されているように、電流センス抵抗とDRIVEピンのドライバで消費されます。 PD = (IBAT)2 • 0.08 + IDRIVE (VCC – VEB) TJ = TA + θJA • PD VEBは外付けPNPのエミッタ-ベース間電圧です。

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LTC4060

4060f VCC VIN =5V LTC4060 GND SHDN CHRG NTC PROG ARCT SEL0 SEL1 ACP SENSE DRIVE BAT TIMER CHEM PAUSE 5 15 11 7 8 9 10 13 3 1 2 4 12 6 RLED 330Ω RLED 330Ω RHOT 4.42k RNTC 10k RPROG 115Ω RARCT 576Ω CTIMER 1.5nF 16 14 4060 F02 CBAT 10µF 2-CELL NiMH BATTERY “CHARGE” “AC” MJD210 + �� のドレイン�ソース・ダイオード �� 図2．全機能付き2Aチャージャ・アプリケーション 図3．電源経路制御付き1Aチャージャ・アプリケーション

標準的応用例

全機能付き2Aチャージャ・アプリケーションオプションの温度検出とオプションの外付けのプログラム可能な自動再充電機能を利用するアプリケーションを図2に示します。LEDも備わっており、充電状態と十分な入力電源電圧が与えられているかを表示します。 PROGピンからグランドへの全抵抗は691Ωで、これは高速充電電流をPNPのエミッタで2.02A（ベータが100の場合、コレクタで2A）にプログラムします。ARCTピンの電圧は1.25Vにプログラムされます。バッテリ・セルの電圧がこれより下に下がると、自動再充電が開始されます。オプションのコンデンサCBATにより過度のコンタクトバウンスが除かれます。この回路は、単にCTIMERコンデンサを 2倍にすることにより、4A時のバッテリをC/2のレートで充電するように変更することができます。電力経路の制御電力経路の適切な制御はニッケル・セルの高速充電では重要な検討事項です。この制御により、システムの負荷は常に電力供給を受けますが、通常のシステム動作と、関連した負荷トランジェントが充電過程に悪影響を与えないように保証されます。電源経路制御付き1Aチャージャを図3に示します。VINが与えられると、順方向にバイアスされたショットキー・ダイオードが負荷に電力を供給し、P チャネルFETがバッテリを負荷から切り離します。VINが取り去られると、FETがオンしてバッテリから負荷への低損失のスイッチとして機能し、ダイオードがVINを絶縁します。ACP出力はVINの存在を知らせます。

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LTC4060

4060f VCC VIN 1N4001 LTC4060 SENSE DRIVE BAT 4060 F04 2-CELL NiMH BATTERY 3.3k 3 14 1 2 + VCC VIN LTC4060 SENSE DRIVE BAT 4060 F05 2-CELL NiMH BATTERY RISET 0.16Ω 0.08Ω 3 14 1 2 + 図4．トリクル充電の追加 図5．増大させた充電電流での動作

標準的応用例

トリクル充電自動再充電機能があるのでトリクル充電機能は通常は不要です。ただし、LTC4060はバッテリ取り外し検知方法の一部として、中程度のプルアップ電流（IBRD）を供給します。トリクル充電に追加電流が必要ならば、またはIBRDより大きな電流負荷でバッテリ取り外し検知をサポートするのに追加電流が必要ならば、図4の簡単な回路が役立ちます。このダイオードはVINが取り去られたとき逆放電電流が流れないようにし、この抵抗はトリクル電流を設定します。充電電流の増加図5に示されているように、外部電流センス抵抗（RISET）を内部電流センス抵抗と並列に接続することにより、充電電流を2Aを超えて増加させることができます。ボンディング・ワイヤ、リードフレームおよびPCBの配線の抵抗と、2個のセンス抵抗の値の不整合により、充電電流が電流の増加分に比例して変化しやすくなります。誤差を減らすため抵抗RISETはLTC4060に直接接続します。電流センス抵抗、ボンディング・ワイヤおよびリードフレームの全抵抗は約0.08Ω（T.C. = 約3500ppm/℃）です。増加した高速充電電流の式は次のとおりです。 I I R A A

MAX EXT MAX

ISET ( ) • . • . =  +   = = 1 0 08 2 1 5 3 ただし、RISET = 0.16Ω、RPROG = 698Ωです。 DRIVEピンの能力を満たすには適切なベータのPNPが必要で、PNPの消費電力が増加するので、追加のヒートシンクが必要です。

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LTC4060

4060f � �� のドレイン・バルク・ダイオード �� 図6．低損失の逆入力電圧保護

標準的応用例

逆入力電圧保護アプリケーションによっては、逆電源電圧に対する保護機能が望まれます。電源電圧が十分高い場合、直列ブロッキング・ダイオードを使うことができます。電圧降下を非常に小さく保つ必要のあるその他の場合には、図6に示されているように、PチャネルFETを使うことができます。

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LTC4060

4060f DHCパッケージ 16ピン・プラスチックDFN (5mm 3mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1706) 3.00 ±0.10 (2 SIDES) 5.00 ±0.10 (2 SIDES) NOTE:

1. DRAWING PROPOSED TO BE MADE VARIATION OF VERSION (WJED-1) IN JEDEC PACKAGE OUTLINE MO-229

2. DRAWING NOT TO SCALE

3. ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS

4. DIMENSIONS OF EXPOSED PAD ON BOTTOM OF PACKAGE DO NOT INCLUDE MOLD FLASH. MOLD FLASH, IF PRESENT, SHALL NOT EXCEED 0.15mm ON ANY SIDE 5. EXPOSED PAD SHALL BE SOLDER PLATED

6. SHADED AREA IS ONLY A REFERENCE FOR PIN 1 LOCATION ON THE TOP AND BOTTOM OF PACKAGE

0.40 ± 0.10

BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD 1.65 ± 0.10 (2 SIDES) 0.75 ±0.05 R = 0.115 TYP R = 0.20 TYP 4.40 ±0.10 (2 SIDES) 1 8 16 9 PIN 1 TOP MARK (SEE NOTE 6) 0.200 REF 0.00 – 0.05 (DHC16) DFN 1103 0.25 ± 0.05 PIN 1 NOTCH 0.50 BSC 4.40 ±0.05 (2 SIDES)

RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS

1.65 ±0.05 (2 SIDES) 2.20 ±0.05 0.50 BSC 0.65 ±0.05 3.50 ±0.05 PACKAGE OUTLINE 0.25 ± 0.05

パッケージ寸法

NOTE： 1. 図はJEDECパッケージ・アウトラインMO-229のバージョンのバリエーション（WJED-1）として提案。 2. 図は実寸とは異なる 3. すべての寸法はミリメートル 4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない。モールドのバリは（もしあれば）各サイドで0.15mmを超えないこと 5. 露出パッドは半田メッキとする 6. 網掛けの部分はパッケージのトップとボトムのピン1の位置の参考に過ぎないパッケージの外形推奨する半田パッドのピッチと寸法ピン1のトップ・マーキング（NOTE 6を参照）ピン1のノッチ露出パッドの底面リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は一切負いません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料はあくまでも参考資料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。

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LTC4060

4060f FEパッケージ 16ピン・プラスチックTSSOP（4.4mm） (Reference LTC DWG # 05-08-1663) 露出パッドのバリエーションBC FE16 (BC) TSSOP 0204 0.09 – 0.20 (.0035 – .0079) 0° – 8° 0.25 REF 0.50 – 0.75 (.020 – .030) 4.30 – 4.50* (.169 – .177) 1 3 4 5 6 7 8 10 9 4.90 – 5.10* (.193 – .201) 16 1514 13 12 11 1.10 (.0433) MAX 0.05 – 0.15 (.002 – .006) 0.65 (.0256) BSC 2.94 (.116) 0.195 – 0.30 (.0077 – .0118) TYP 2 RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT

0.45 ±0.05 0.65 BSC 4.50 ±0.10 6.60 ±0.10 1.05 ±0.10 2.94 (.116) 3.58 (.141) 3.58 (.141) MILLIMETERS

(INCHES) *DIMENSIONS DO NOT INCLUDE MOLD FLASH. MOLD FLASH SHALL NOT EXCEED 0.150mm (.006") PER SIDE NOTE:

1. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETERS 2. DIMENSIONS ARE IN

3. DRAWING NOT TO SCALE SEE NOTE 4

4. RECOMMENDED MINIMUM PCB METAL SIZE FOR EXPOSED PAD ATTACHMENT

6.40 (.252) BSC

パッケージ寸法

推奨半田パッド・レイアウト NOTE： 1. 標準寸法：ミリメートル 2. 寸法は 3. 図は実寸とは異なる 4. 露出パッド接着のための推奨最小PCBメタルサイズ * 寸法にはモールドのバリを含まない。モールドのバリは各サイドで0.150mm（0.006"）を超えないことミリメートル（インチ）

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