MCP73213 Data Sheetww1.microchip.com/downloads/jp/DeviceDoc/20002190C_JP.pdf · 2016-06-17 · MCP73213 DS20002190C_JP - p.2 2016 Microchip Technology Inc. 代表的な応用回路

MCP73213入力過電圧保護回路を備えた 2 セルリチウムイオン /

ポリマーバッテリ対応充電管理コントローラ

注意 : この日本語版文書は参考資料としてご利用ください。最新情報は必ずオリジナルの英語版をご参照願います。

特長

• リニア充電管理コントローラ :- 過電圧保護回路内蔵

- パストランジスタ内蔵

- 電流センサ内蔵

- 逆流放電保護回路内蔵

• 温度制御機能に対応した定電流 / 定電圧動作

• 4.15 V 低電圧ロックアウト (UVLO)• 13 V 入力過電圧保護回路

• 全温度レンジでの高精度プリセット電圧調整： -5 ～ +55 ℃で ±0.6%

• 選択可能なバッテリ充電電圧 : - 8.20 V, 8.40 V, 8.7 V, 8.8 V

• 抵抗で設定可能な急速充電電流 :- 130 ～ 1100 mA

• 著しく消耗したセルの予備充電 :- 利用可能な選択肢 : 10% または無効

• 内蔵予備充電タイマ :- 32 分または無効

• 自動充電終了制御 :- 選択可能な最小電流比 :

5%, 7.5%, 10%, 20%- 経過時間タイマ : 4 hr、6 hr、8 hr、無効

• 自動再充電 :- 利用可能な選択肢 : 95% または無効

• 工場プリセットの充電ステータス出力 :- ON/OFF または点滅

• ソフトスタート

• 温度レンジ : −40 ～ +85 ℃• パッケージ : DFN-10 (3 mm x 3 mm)

主なアプリケーション

• デジタルビデオカメラ

• ポータブルメディアプレーヤ

• ウルトラモバイル PC• ノートブック PC• 携帯型機器

• トランシーバ ( 携帯型無線機 )• 低コスト 2 セルリチウムイオン / ポリマー対応

充電器 / クレードル

概要

MCP73213 は、省スペース低コストのアプリケーションに適した、高集積リチウムイオンバッテリ充電管理コントローラです。MCP73213 は、2 セルリチウムイオン / ポリマーバッテリ専用の充電アルゴリズムを提供する事で、できるだけ短い充電時間で最適なバッテリ容量と安全性を実現できます。小型パッケージを採用し、外付け部品を最小限に抑える事が可能なMCP73213は、携帯型アプリケーションに理想的です。絶対最大電圧が 18 V であるため、MCP73213 は低コストACアダプタまたはプラグの抜き差しによる電圧スパイク等の過酷環境でも使う事ができます。

MCP73213 は定電流 / 定電圧充電アルゴリズムを採用しています。各種の充電電圧管理に対応しているため、各種アプリケーションで使う事ができます。急速充電の定電流値 (130 ～ 1100 mA) は外付け抵抗で設定します。大電流時または周囲温度が高い場合には、MCP73213はダイ温度に基づいて充電電流を制限します。この温度制御により、デバイスの信頼性を損なわずに充電サイクル時間を最適化します。

MCP73213 の PROG ピンはイネーブルピンとしても機能します。このピンをハイインピーダンスにすると、MCP73213 はスタンバイモードに入ります。 MCP73213は周囲温度 -40～+85 ℃での動作を保証しています。MCP73213 は 10 ピン DFN パッケージで提供しています。

パッケージタイプ ( 上面から見た図 )

MCP732133x3 DFN *

VBAT

VDD

VBAT

VSSVSS

1234

10987 STAT

PROGVDD

* 露出サーマルパッド (EP) 付き ( 表 3-1 参照 )

EP11

NC 5 6 NC

2016 Microchip Technology Inc. DS20002190C_JP - p.1

MCP73213
代表的な応用回路
VDD

5

31

2

8

7

RPROG 9

10CIN COUT

RLED

+

-

2-Cell Li-Ion Battery

6

4

MC

P732

13

VDD

STAT

NCNC

VBAT

VBAT

PROG

VSS

VSS

AC-DC-Adapter

DS20002190C_JP - p.2 2016 Microchip Technology Inc.

2016 M

icrochip Technology Inc.D

S20002190C_JP - p.3

MC

P73213

表

表

充御自動再充電出力状態

/%

なし / ありタイプ 1/タイプ 2

/%


/%


/%


N

VREG VPTH/VREG 出力状態

M % 71.5% タイプ 1M % 71.5% タイプ 1N ジには各国営業所の一覧を記載してい

1: 選択可能な工場プリセット

2: 標準サンプル品

電電圧 OVP 予備充電電流予備充電しきい値予備充電タイマ経過時間タイマ充電終了制

8.2 V 13 V 無効 /10% 66.5%/71.5% 無効 /32 分無効 /4 hr/6 hr/8 hr

5%/7.5%10%/20


5%/7.5%10%/20


5%/7.5%10%/20


5%/7.5%10%/20

ote 1: IREG: レギュレートされた急速充電電流

2: VREG: レギュレートされた充電電圧

3: IPREG/IREG: レギュレートされた急速充電電流に対する予備充電電流の比

4: ITERM/IREG: レギュレートされた急速充電電流に対する充電終了制御電流の比

5: VRTH/VREG: レギュレートされたバッテリ電圧に対する再充電しきい値電圧の比

6: VPTH/VREG: 予備充電しきい値電圧

7: タイプ 1: ON/OFF、タイプ 2: 点滅。表 5-2 を参照してください。

製品番号

VREG OVP IPREG/IREG 予備充電タイマ経過時間タイマ

ITERM/IREG VRTH/

CP73213-B6S/MF 8.20 V 13 V 10% 32 分 6 hr 10% 95CP73213-A6S/MF 8.40 V 13 V 10% 32 分 6 hr 10% 95ote 1: サポートとサンプルは販売代理店にお問い合わせください。各地の営業所もご利用頂けます。本書の最後のペー

ます。技術サポートは以下のウェブページからもご利用になれます。http://www.microchip.com/support

http://www.microchip.com/support






MCP73213
機能ブロック図
REFERENCE,BIAS, UVLO,AND SHDN

VREF (1.21V)

STAT

PROG

VBAT

VSS

DIRECTION CONTROL

PRECONDITION

+

-

TERM

+

-

+

-

CA

CHARGE+

-+

-

VA

+

-

CURRENTLIMIT

CHARGECONTROL,TIMER,ANDSTATUSLOGIC

VREF

VOREG

VOREG UVLO

VDD

Input OverVP

VDD

+

- 13V

Thermal Regulation

TSD

+

- 110°C*Recharge

VBAT

+

- 95% VREG

*Only available on selected options

G=0.001


MCP73213

1.0 電気的特性

絶対最大定格 †VDD..................................................................... 18.0 VVPROG .................................................................. 6.0 VVSS を基準とした入出力............. -0.3 ～ (VDD + 0.3) V最高接合部温度 (TJ) ...................................... 内部制限保管温度............................................... –65 ～ +150 ℃全ピンの ESD 保護 4 kV (HBM)全ピンの ESD 保護 300 V (MM)

† Notice: ここに記載した「絶対最大定格」を超える条件は、デバイスに恒久的な損傷を生じる可能性があります。これはストレス定格です。本書の動作表に示す条件外でのデバイス運用は想定していません。長期間にわたる絶対最大定格条件での動作や保管は、デバイスの信頼性に影響する可能性があります。

DC 特性電気的仕様 : 特に明記しない場合、全ての制限値に以下の条件を適用します。VDD = [VREG (typ.) + 0.3 V] ～ 12 V, TA = -40 ～ +85 ℃。代表値は +25 ℃ (typ.)、VDD = [VREG (typ.) + 1.0 V] における値です。

パラメータ記号最小 Typ. 最大単位条件

電源入力

入力電圧レンジ VDD 4 — 16 V動作電源電圧 VDD 4.2 — 13 V消費電流 ISS — 4 5.5 µA シャットダウン

(VDD ≤ [VBAT - 150 mV])— 700 1500 µA 充電中

— 50 125 µA スタンバイ(PROG はフローティング )

— 50 150 µA 充電完了、バッテリなし、VDD < VSTOP

バッテリ放電電流

出力逆リーク電流 IDISCHARGE — 0.5 2 µA スタンバイ(PROG はフローティング )

— 0.5 2 µA シャットダウン (VDD ≤ [VBAT]または VDD < VSTOP)

— 10 17 µA 充電完了、VDD 印加

低電圧ロックアウト (UVLO)UVLO 開始しきい値 VSTART 4.10 4.15 4.25 VUVLO 終了しきい値 VSTOP 4.00 4.05 4.10 VUVLO ヒステリシス VHYS — 100 — mV過電圧保護 (OVP)OVP 開始しきい値 VOVP 12.8 13 13.2 VOVP ヒステリシス VOVPHYS — 150 — mV電圧調整 ( 定電圧モード )レギュレートされた出力電圧

VREG 8.15 8.20 8.25 V TA = -5 ～ +55 ℃8.35 8.40 8.45 V VDD = [VREG (typ.) + 1 V]8.65 8.70 8.75 V IOUT = 50 mA 8.75 8.80 8.85 V

出力電圧公差 VRTOL -0.6 — 0.6 %ラインレギュレーション VBAT/

VBAT)/VDD|— 0.05 0.20 %/V VDD = [VREG (typ.) + 1 V] ～ 12 V

IOUT = 50 mA負荷レギュレーション VBAT/VBAT| — 0.05 0.20 % IOUT = 50 ～ 150 mA

VDD = [VREG (typ.) + 1 V]Note 1: 量産検査は実施していません。設計による保証です。


MCP73213

電源電圧変動除去比 PSRR — -46 — dB IOUT = 20 mA, 10 Hz ～ 1 kHz— -30 — dB IOUT = 20 mA, 10 Hz ～ 10 kHz

バッテリ短絡保護 (BSP)BSP 開始しきい値 VSHORT — 3.4 — VBSP ヒステリシス VBSPHYS — 150 — mVBSP レギュレーション電流

ISHORT — 25 — mA

電流制御 ( 急速充電、定電流モード )急速充電電流制御 IREG 130 — 1100 mA TA = -5 ～ +55 ℃

117 130 143 mA PROG = 10 k900 1000 1100 mA PROG = 1.1 k

予備充電電流制御 ( トリクル充電、定電流モード )予備充電電流比 IPREG/IREG — 10 — % PROG = 1 ～ 10 k

TA = -5 ～ +55 ℃— 100 — % 予備充電なし

予備充電電圧しきい値比 VPTH/VREG 64 66.5 69 % VBAT Low-to-High69 71.5 74 % VBAT Low-to-High

予備充電ヒステリシス VPHYS — 100 — mV VBAT High-to-Low (Note 1)充電終了

充電終了電流比 ITERM/IREG 3.7 5 6.3 % PROG = 1 ～ 10 kTA = -5 ～ +55 ℃

5.6 7.5 9.4 —7.5 10 12.5 —15 20 25 —

自動再充電

再充電電圧しきい値比 VRTH/VREG 93 95.0 97 % VBAT High-to-Low自動再充電なし

— 0 — %パストランジスタ ON 抵抗

ON 抵抗 RDSON — 350 — m VDD = 4.5 V, TJ = 105 ℃ (Note 1)ステータスインジケータ - STATシンク電流 ISINK — 20 35 mALow 出力電圧 VOL — 0.2 0.5 V ISINK = 4 mA入力リーク電流 ILK — 0.001 1 µA ハイインピーダンス、ピンに

VDD を印加

PROG 入力

充電インピーダンスレンジ

RPROG 1 — 22 k

シャットダウンインピーダンス

RPROG — 200 — k シャットダウン用のインピーダンス

自動電源 OFF自動電源 OFF 開始しきい値

VPDENTRY VBAT + 10mV

VBAT + 50mV

— V VDD 立ち下がり

自動電源 OFF 終了しきい値

VPDEXIT — VBAT + 150mV

VBAT + 250mV

V VDD 立ち上がり

DC 特性 ( 続き )電気的仕様 : 特に明記しない場合、全ての制限値に以下の条件を適用します。VDD = [VREG (typ.) + 0.3 V] ～ 12 V, TA = -40 ～ +85 ℃。代表値は +25 ℃ (typ.)、VDD = [VREG (typ.) + 1.0 V] における値です。


Note 1: 量産検査は実施していません。設計による保証です。


MCP73213

AC 特性

温度仕様

サーマルシャットダウン

ダイ温度 TSD — 150 — ℃

ダイ温度ヒステリシス TSDHYS — 10 — ℃

電気的仕様 : 特に明記しない場合、全ての制限値に以下の条件を適用します。VDD = [VREG (typ.) + 0.3 V] ～ 12 V, TA = -40 ～ +85 ℃。代表値は +25 ℃ (typ.)、VDD = [VREG (typ.) + 1.0 V] における値です。


経過時間タイマ

経過時間タイマ期間 tELAPSED

— 0 — 時間タイマが無効の場合

3.6 4.0 4.4 時間

5.4 6.0 6.6 時間

7.2 8.0 8.8 時間

予備充電タイマ

予備充電タイマ期間 tPRECHG — 0 — 時間タイマが無効の場合

0.4 0.5 0.6 時間

ステータスインジケータ

ステータス出力ターンオフ tOFF — — 500 µs ISINK = 1 ～ 0 mA (Note 1)

ステータス出力ターンオン tON — — 500 µs ISINK = 0 ～ 1 mA (Note 1)


電気的仕様 : 特に明記しない場合、全ての制限値に以下の条件を適用します。VDD = [VREG (typ.) + 0.3 V] ～ 6 V,代表値は +25 ℃、VDD = [VREG (typ.) + 1.0 V] における値です。


温度レンジ

仕様温度レンジ TA -40 — +85 ℃

動作温度レンジ TJ -40 — +125 ℃

保管温度レンジ TA -65 — +150 ℃

パッケージ熱抵抗

熱抵抗、10 ピン DFN (3x3) JA — 62 — ℃ /W 4 層 JC51-7 標準基板、自然対流

JC — 20.5 — ℃ /W

DC 特性 ( 続き )電気的仕様 : 特に明記しない場合、全ての制限値に以下の条件を適用します。VDD = [VREG (typ.) + 0.3 V] ～ 12 V, TA = -40 ～ +85 ℃。代表値は +25 ℃ (typ.)、VDD = [VREG (typ.) + 1.0 V] における値です。




MCP73213
NOTE:

MCP73213

2.0 代表性能曲線

Note: 特に明記しない場合、VDD = [VREG (typ.) + 1 V]、IOUT = 50 mA、TA= +25 ℃、定電圧モードにおける値です。

図 2-1: 電源電圧 (VDD) に対するバッテリ調整電圧 (VBAT)

図 2-2: 電源電圧 (VDD) に対するバッテリ調整電圧 (VBAT)

図 2-3: 周囲温度 (TA) に対するバッテリ調整電圧 (VBAT)

図 2-4: 周囲温度 (TA) に対するバッテリ調整電圧 (VBAT)

図 2-5: プログラム抵抗 (RPROG) に対する充電電流 (IOUT)

図 2-6: 電源電圧 (VDD) に対する充電電流 (IOUT)

Note: 以下の図表は限られたサンプル数に基づく統計的な結果であり、あくまでも情報提供を目的としています。ここに記載する性能特性はテストされておらず、保証されません。下図表の一部には、仕様動作レンジ外で計測されたデータも含みます(例: 仕様レンジ外の電源を使用)。従ってこれらのデータは保証範囲外です。

8.168.178.188.198.208.218.228.238.24

8.4 9.0 9.6 10.2 10.8 11.4 12.0Supply Voltage (V)

Batte

ry R

egul

atio

n Vo

ltage

(V)

VBAT = 8.2VILOAD = 150 mATA = +25°C

8.168.178.188.198.208.218.228.238.24

8.4 9.0 9.6 10.2 10.8 11.4 12.0Supply Voltage (V)

Batte

ry R

egul

atio

n Vo

ltage

(V)


8.168.178.188.198.208.218.228.238.24

-5 5 15 25 35 45 55Ambient Temperature (°C)

Bat

tery

Reg

ulat

ion

Volta

ge (V

)

VBAT = 8.2VVDD = 9.2VILOAD = 50 mA

8.168.178.188.198.208.218.228.238.24

-5.0 5.0 15.0 25.0 35.0 45.0 55.0Ambient Temperature (°C)

Bat

tery

Reg

ulat

ion

Volta

ge (V

)

VBAT = 8.2VVDD = 9.2VILOAD = 150 mA

0

200

400

600

800

1000

1200

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19Programming Resistor (kΩ)

Char

ge C

urre

nt (m

A)VBAT = 8.2VVDD = 9.2VTA = +25°C

700720740760780800820840860880900

8.4 9.0 9.6 10.2 10.8 11.4 12.0Supply Voltage (V)

Char

ge C

urre

nt (m

A)

RPROG = 1.3 kΩTA = +25°C


MCP73213

代表性能曲線 ( 続き )Note: 特に明記しない場合、VDD = [VREG (typ.) + 1 V]、IOUT = 10 mA、TA= +25 ℃、定電圧モードにおける値です。



図 2-9: 周囲温度 (TA) に対する充電電流 (IOUT)

図 2-10: 周囲温度 (TA) に対する充電電流 (IOUT)

図 2-11: 周囲温度 (TA) に対するバッテリ短絡保護制御電流 (ISHORT)

図 2-12: 周囲温度 (TA) に対する出力リーク電流 (IDISCHARGE)

100106112118124130136142148154160

8.4 9.0 9.6 10.2 10.8 11.4 12.0Supply Voltage (V)

Char

ge C

urre

nt (m

A)

RPROG = 10 kΩTA = +25°C

200210220230240250260270280290300

8.4 9.0 9.6 10.2 10.8 11.4 12.0Supply Voltage (V)

Cha

rge

Cur

rent

(mA

)

RPROG = 5 kΩTA = +25°C

6063666972757881848790

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55Ambient Temperature (°C)

Char

ge C

urre

nt (m

A)

VBAT = 8.2VRPROG = 20 kΩ

VDD = 12V

VDD = 11V

VDD = 8.5V

VDD = 9.2V

550

560

570

580

590

600

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55Ambient Temperature (°C)

Cha

rge

Curr

ent (

mA)

VDD = 8.5V

VDD = 9.2V

VDD = 11V

VDD = 12V

VBAT = 8.2VRPROG = 2 kΩ

10

14

18

22

26

30

-45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85Ambient Temperature (C)

BSP

Reg

ulat

ion

Curr

ent (

mA)

VDD = 9.2V

-1.00.01.02.03.04.05.06.07.08.09.0

-5.0 5.0 15.0 25.0 35.0 45.0 55.0Ambient Temperature (°C)

Dis

char

ge C

urre

nt (u

A)

VDD < VBAT

VDD < VSTOP

End of Charge


MCP73213

代表性能曲線 ( 続き )Note: 特に明記しない場合、VDD = [VREG (typ.) + 1 V]、IOUT = 10 mA、TA= +25 ℃、定電圧モードにおける値です。

図 2-13: 電源電圧 (VDD) に対するバッテリ電圧精度圧 (VRTOL)

図 2-14: 負荷過渡応答 (ILOAD = 50 mA/Div、出力 : 100 mV/Div、時間 : 100 µs/Div)

図 2-15: 充電サイクルの完了

図 2-16: 入力過電圧保護

図 2-17: ライン過渡応答 (ILOAD = 10 mA) (100 µs/Div)

図 2-18: ライン過渡応答 (ILOAD = 100 mA) (100 µs/Div)

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

8.4 9.0 9.6 10.2 10.8 11.4 12.0Supply Voltage (V)

Bat

tery

Vol

tage

Acc

urac

y (%

)


OUTPUT RIPPLE (V)

Output Current (mA)

0123456789

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Time (Minutes)

Bat

tery

Vol

tage

(V)

00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.2

Supp

ly C

urre

nt (A

)

VDD = 9VRPROG = 1.5 kΩ875 mAh Li-Ion Battery

Thermal Foldback

INPUT VOLTAGE

BATTERY VOLTAOUTPUT CURRENT

OUTPUT RIPPLE (V)

Source Voltage (V)

Output Ripple (V)

Source Voltage (V)


MCP73213
NOTE:

MCP73213

3.0 ピンの説明表 3-1 に、ピンの機能を示します。

表 3-1: ピン割り当て表

3.1 バッテリ管理入力電源 (VDD)電源電圧は [VREG (typ.) + 0.3 V] ～ 13.0 V を推奨します。1 µF以上のコンデンサでVSSにバイパスしてください。VDD ピンの絶対最大定格は 18 V であるため、スパイクまたは低コスト AC/DC 電源アダプタからの入力電圧の急激な上昇によるデバイスの損傷を防ぎます。

3.2 バッテリ充電制御出力 (VBAT)バッテリの正極端子に接続します。バッテリを接続しない場合のループ安定性を確保するため、1 µF 以上のコンデンサで VSS にバイパスします。

3.3 NC( 開放 )このピンには何も接続しません。

3.4 ステータス出力 (STAT)STAT は、スタンドアロン型アプリケーションの充電ステータス表示用LEDに接続するためのオープンドレインロジック出力です。または、プルアップ抵抗を介してホストマイクロコントローラに接続する事もできます。充電サイクル中のステータス出力の一覧は、表 5-2 を参照してください。

3.5 バッテリ管理 0 V 参照電圧 (VSS)バッテリと入力電源の負極端子に接続します。

3.6 電流制限値設定 (PROG)定電流 (CC) モード時の急速充電電流は、PROG からVSS へ抵抗を接続して設定します。PROG ピンは充電制御イネーブルとしても機能します。200 k (typ.) の抵抗を PROG ピンに接続した場合、MCP73213 はスタンバイモードに移行し、1 ～ 22 kのプログラム抵抗を接続するまでその状態を維持します。詳細はセクション 5.5「定電流 ( 急速充電 ) モード」を参照してください。

3.7 露出パッド (EP)露出サーマルパッド (EP) は、プリント基板 (PCB) 上の露出銅領域に接続する事で熱特性を向上させる事ができます。MCP73213 の下の銅領域にビアを追加すると放熱性を向上させる事ができ、アセンブリプロセスも簡単にする事ができます。

MCP73213記号 I/O 説明

DFN-101, 2 VDD I バッテリ管理入力電源ピン

3, 4 VBAT I/O バッテリ充電制御出力ピン

5, 6 NC — NC( 開放 ) ピン

7 STAT O バッテリ充電ステータス出力ピン

8, 9 VSS — バッテリ管理 0 V 参照電圧ピン

10 PROG I/O バッテリ充電電流調整および充電制御イネーブルピン

11 EP — 露出パッドピン


MCP73213
NOTE:

MCP73213

4.0 デバイス概要

MCP73213 は、シンプルな統合型リニア充電管理コントローラです。図 4-1 に、動作フローアルゴリズムを示します。

図 4-1: MCP73213 のフローチャート

VBAT < VPTH

タイムアウト

シャットダウンモードVDD < VUVLOVDD < VPDまたは

PROG > 200 kWSTAT = ハイインピーダンス

温度フォルト充電電流なし

STAT = 点滅 ( タイプ 2)STAT = ハイインピーダンス

タイマサスペンド

タイマフォルト充電電流なし



予備充電モード充電電流 = IPREG

STAT = LOWタイマリセット

タイマイネーブル

急速充電モード充電電流 = IREG

STAT = LOW タイマリセットタイマイネーブル

定電圧モード充電電圧 = VREG

STAT = LOW

充電完了モード充電電流なし

STAT = ハイインピーダンス

タイマリセット

VBAT > VPTH

VBAT = VREG

ピンの出力電流 VBAT < ITERM

VBAT > VPTH

VBAT < VRTH

VDD < VOVP

VDD > VOVP

過電圧保護充電電流なし

STAT = ハイインピーダンス


VDD > VOVP

VDD < VOVPVDD > VOVP

VDD < VOVP

タイムアウト

タイマフォルト充電電流なし



ダイ温度 > TSD

ダイ温度 < TSDHYS充電モード再開

バッテリ短絡保護充電電流 = ISHORT



VBAT > VSHORT

VBAT < VSHORT

充電モード再開

( タイプ 1)

( タイプ 1)

( タイプ 1)( タイプ 1)


MCP73213
NOTE:

MCP73213

5.0 詳細説明

5.1 低電圧ロックアウト (UVLO)内蔵の低電圧ロックアウト (UVLO) 回路は入力電圧を監視し、この値が UVLO しきい値を超えるまで充電回路をシャットダウンモードに維持します。入力電圧印加時にバッテリが存在する場合、MCP73213 が動作を開始する前に入力電圧がバッテリ電圧より約 150 mV高い値に立ち上がる必要があります。

入力電圧がバッテリ電圧より約 150 mV 低くなると、UVLO回路はデバイスをシャットダウンモードに移行させます。UVLO 回路は常時アクティブです。入力電圧が UVLO しきい値より低くなった場合、または VBATより約 150 mV 低くなった場合、MCP73213 はシャットダウンモードに移行します。

5.2 過電圧保護 (OVP)内蔵の過電圧保護 (OVP) 回路は入力電圧を監視し、この値が 13 V (typ.) の OVP しきい値を超えた場合、充電回路をシャットダウンモードに移行させます。MCP73213 の OVP ヒステリシスは約 150 mV です。

MCP73213 は UVLO と OVP の間で動作します。OVP回路は過電圧ロックアウト (OVLO) とも呼びます。

5.3 充電開始の条件

入力電圧を印加した場合、MCP73213 が動作を開始する前に入力電圧がバッテリ電圧より 150 mV 高い値に立ち上がる必要があります。入力電圧が ( バッテリ電圧 + 50 mV) より低くなると、自動電源 OFF 回路はデバイスをシャットダウンモードに移行させます。自動電源 OFF 回路は常時アクティブです。入力電圧が(VBAT + 50 mV) より低くなると、MCP73213 はシャットダウンモードに移行します。

充電サイクルを開始するには、自動電源 OFF 条件が満たされており、かつ充電イネーブルの電圧が入力 Highしきい値より高い必要があります。

5.3.1 バッテリ管理入力電源 (VDD)VDD 入力は MCP73213 への入力電源です。VDD 入力電圧が ( バッテリ電圧 + 50 mV) より低くなると、MCP73213 は自動的に電源 OFF モードに移行します。この機能は、VDD 電源が接続されていない時にバッテリパックが消耗するのを防ぎます。

5.3.2 バッテリ充電制御出力 (VBAT)バッテリ充電制御出力は、内部 P チャンネル MOSFETのドレイン端子です。MCP73213 は、この MOSFETを線形領域で制御する事によってバッテリに対する定電流 / 定電圧制御を行います。バッテリ充電制御出力は、バッテリの正極端子に接続します。

5.3.3 バッテリ検出

MCP73213 は、バッテリが接続されている事を出力コンデンサの充電で検出します。VBAT が再充電電圧しきい値 (VRTH) より下がると、充電フローが開始します。VRECHARGE の値はセクション 1.0「電気的特性」を参照してください。その値は再充電できないデバイスでも同じです。

VBAT > (VREG + ヒステリシス ) の場合、充電を中断し( 条件によって開始せず ) 過充電を防ぎます。

5.4 予備充電

VBAT が予備充電しきい値 (VPTH) より低い場合、MCP73213 は予備充電モードに移行します。予備充電しきい値は出荷時に設定済みです。予備充電電圧しきい値比 (VPTH/VREG) はセクション 1.0「電気的特性」を参照してください。

このモードでは、MCP73213 は急速充電電流 (PROGピンに接続した抵抗の値で設定 )の10%をバッテリに供給します。

VBAT が予備充電しきい値より上昇すると、MCP73213は定電流 ( 急速充電 ) モードに移行します。

5.4.1 予備充電モードのタイムアウト

急速充電モードの電圧しきい値に達する前に内部タイマがタイムアウトになると、タイマフォルトとなり充電サイクルは終了します。バッテリを取り外す、または入力電源を一度切ってから入れ直すまでMCP73213はこの状態を維持します。バッテリを取り外すと、MCP73213 は次にバッテリを取り付けるまでスタンバイモードに移行します。

Note: MCP73213 は予備充電なしにも設定できます。

Note: MCP73213 の予備充電タイマは 32 分（typ.）です。MCP73213 は予備充電タイマなしにも設定できます。


MCP73213
5.5 定電流 ( 急速充電 ) モード
定電流モードでは、一定の充電電流をバッテリ ( 負荷 )に供給します。

この充電電流は、PROG から VSS へ接続した抵抗で設定します。プログラム抵抗と充電電流の値は以下の式で求めます。

式 5-1:

式 5-2:

表 5-1 に、各種充電電流に対する一般的な E96 (1%) および E24 (5%) 抵抗を示します。

VBAT が調整電圧VREG に達するまで定電流モードが継続します。定電流モード開始時、内部タイマがリセットされます。

5.5.1 定電流 ( 急速充電 ) モードのタイムアウト

再充電電圧しきい値に達する前に内部タイマがタイムアウトになると、タイマフォルトとなり充電サイクルは終了します。バッテリを取り外すまで MCP73213 はこの状態を維持します。バッテリを取り外す、または入力電源を一度切ってから入れ直すと、MCP73213 は次にバッテリを取り付けるまでスタンバイモードに移行します。

5.6 定電圧モード

VBAT が調整電圧 VREG に達すると、定電圧調整が開始します。調整電圧は出荷時に 8.2 V, 8.4 V, 8.7 V, 8.8 Vのいずれか ( いずれも公差 ±0.5%) に設定済みです。

5.7 充電終了電流比

定電圧モード時、平均充電電流が急速充電電流の 5%,7.5%, 10%, 20% のいずれかの値で設定したしきい値より低下した場合、または内部タイマがタイムアウトになると、充電サイクルは終了します。負荷条件の変化によって充電サイクルが途中で終了するのを防ぐため、充電終了コンパレータには 1 ms のフィルタ時間を設定済みです。このタイマ周期は出荷時に設定済みですが、無効にする事もできます。タイマ周期の設定値はセクション 1.0「電気的特性」を参照してください。

5.8 自動再充電

充電完了モード中、MCP73213 は VBAT を常時監視します。この電圧が再充電しきい値より低下すると充電サイクルを再開します。再充電しきい値は出荷時に設定済みです。再充電しきい値の設定値はセクション1.0「電気的特性」を参照してください。

自動再充電機能がない MCP73213 の場合、終了条件を満たすとMCP73213はスタンバイモードに移行します。充電は以下の条件のいずれかが満たされるまで再開しません。

• バッテリを取り外し、再度取り付けた

• VDD を取り外し、再度接続した

• RPROG を切り離し ( ハイインピーダンスとし )、再度接続した

表 5-1: 抵抗の早見表

充電電流(mA)

推奨 E96 抵抗()

推奨 E24 抵抗()

130 10k 10k150 8.45k 8.20k200 6.20k 6.20k250 4.99k 5.10k300 4.02k 3.90k350 3.40k 3.30k400 3.00k 3.00k450 2.61k 2.70k500 2.32k 2.37k550 2.10k 2.20k600 1.91k 2.00k650 1.78k 1.80k700 1.62k 1.60k750 1.50k 1.50k800 1.40k 1.50k850 1.33k 1.30k900 1.24k 1.20k950 1.18k 1.20k

1000 1.10k 1.10k1100 1.00k 1.00k

IREG 1104 RPROG0.93–=

RPROG = プログラム抵抗 (k)

IREG = 充電電流 (mA)

RPROG 10

IREG1104------------ log

0.93– =

RPROG = プログラム抵抗 (k)

IREG = 充電電流 (mA)

Note: 自動再充電機能がないMCP73213も提供しています。


MCP73213
5.9 温度制御
MCP73213 は、ダイ温度に基づいて充電電流を制限します。この温度制御により、デバイスの信頼性を維持したまま充電サイクル時間を最適化します。図 5-1 に、MCP73213 の温度制御を示します。パッケージの熱抵抗はセクション 1.0「電気的特性」、発熱量の計算方法はセクション 6.1.1.2「温度に関する注意事項」を参照してください。

図 5-1: 温度制御

5.10 サーマルシャットダウン

MCP73213 は、ダイ温度が 150 ℃を超えると充電を中断します。ダイ温度が約 10 ℃下がると充電を再開します。サーマルシャットダウンは、この温度制御回路に障害が発生した場合のバックアップ機能です。

5.11 ステータスインジケータ

充電ステータス出力 (STAT) は、2 つの状態 (Low (L)、ハイインピーダンス(High Z))を持つオープンドレイン出力です。充電ステータス出力は LED の点灯に使う事ができます。または、充電ステータス出力にホストマイクロコントローラを接続する事もできます。表 5-2 に、充電サイクル中のステータス出力の状態をまとめます。

5.12 バッテリ短絡保護 (BSP)1 セルリチウムイオンバッテリが検出されると、内蔵バッテリ短絡保護 (BSP)回路がバッテリ電圧の監視を開始します。VBAT ピンの電圧が 1.7 V (typ.) のバッテリ短絡保護しきい値電圧より下がった場合、充電挙動は延期されます。バッテリ短絡条件からの回復のために25 mA (typ.) の検出電流が供給されます。

VBAT がバッテリ短絡保護しきい値を上回った場合、予備充電モードが再開します。MCP73213 が動作を開始する前に、バッテリ電圧がバッテリ短絡保護電圧より約 150 mV 高い値に立ち上がる必要があります。

0

30

60

90

120

150

25 40 55 70 85 100 115 130 145 160Junction Temperature (°C)

Fast

Cha

rge

Curr

ent (

mA)

VDD = 9.1VRPROG = 10 kΩ

表 5-2: ステータス出力充電サイクルの状態 STAT

シャットダウン High Z

スタンバイ High Z

予備充電 L

定電流 ( 急速充電 ) L

定電圧 L

充電完了 - スタンバイ High Z

温度フォルト周期 1.6 秒デューティーサイクル 50% の点滅

( タイプ 2)ハイインピーダンス

( タイプ 1)タイマフォルト周期 1.6 秒デューティー

サイクル 50% の点滅


( タイプ 1)予備充電タイマフォルト周期 1.6 秒デューティー

サイクル 50% の点滅


( タイプ 1)


MCP73213
NOTE:

MCP73213

6.0 応用回路

MCP73213 は、ホストマイクロコントローラと組み合わせて、またはスタンドアロンで動作させるように設計されています。MCP73213 は、2 セルのリチウムイオン /リチウムポリマーバッテリに最適化されている定電流 /定電圧充電アルゴリズムを提供します。図 6-1 に、代表的なスタンドアロン型応用回路を示します。また図 6-2 に、この回路における充電プロファイルを示します。

図 6-1: 代表的な応用回路

図 6-2: 代表的な充電プロファイル(875 mAh リチウムイオンバッテリ )

VDD

5

31

2

8

7

RPROG9

10CIN COUT

RLED

+

-

2-Cell Li-Ion Battery

6

4

MC

P732

13

VDD

STAT

NCNC

VBAT

VBAT

PROG

VSS

VSS

AC-DC-Adapter

0123456789

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Time (Minutes)

Bat

tery

Vol

tage

(V)

00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.2

Supp

ly C

urre

nt (A

)

VDD = 9VRPROG = 1.5 kΩ875 mAh Li-Ion Battery

Thermal Foldback


MCP73213
6.1 応用回路の設計リニア充電は効率が低いため、熱設計とコストが最も重要な要素です。これらは入力電圧、出力電流、そしてデバイスと周囲環境 ( 空気 ) との間の熱抵抗の関数として決まります。最悪条件は、デバイスが予備充電モードから定電流モードへ移行した時点です。この時、デバイスの消費電力は最大です。充電電流、コスト、デバイスの温度要件の間でトレードオフが必要です。
6.1.1 部品の選択

図 6-1 の外付け部品の選択は、充電システムの整合性と信頼性に重要な役割を果たしています。ここからは、部品選択のプロセスについて説明します。

6.1.1.1 充電電流リチウムイオン / ポリマーバッテリセルの急速充電電流の推奨レートは 1C 未満、絶対最大電流レートは 2Cです。急速充電電流はバッテリメーカーの推奨値に従ってください。例えば、0.7C の急速充電電流が推奨されている 500 mAhのバッテリの充電電流は 350 mAです。このレートで充電すればバッテリの性能または寿命を劣化させる事なく充電サイクル時間を最短にできます。

6.1.1.2 温度に関する注意事項

デバイスの発熱最悪条件は、入力電圧が最大で予備充電モードから定電流モードに移行した時点です。この時の発熱量は以下の式で表されます。

式 6-1:

入力電圧源が 9 V ±10%、400 mA ±10% で、予備充電しきい値電圧が6 Vの場合の発熱量を以下に示します。

式 6-2:

この発熱量によって、DFN-10 パッケージデバイスは室温より約 98 C 高くなります。

6.1.1.3 外付けコンデンサ

MCP73213はバッテリ負荷の有無にかかわらず安定動作します。定電圧モードで良好な AC 安定性を維持するには、1 µF 以上のコンデンサで VBAT ピンを VSS にバイパスする事を推奨します。このコンデンサにより、バッテリ負荷がない場合の補償をします。また、高周波領域ではバッテリと配線のインダクタンスが顕著です。これらの素子は、定電圧モードでは制御帰還ループ内にあります。従って、バッテリのインダクタンスを補償するためにバイパスコンデンサが必要となる事があります。通常は、耐圧 16 V 以上の 1 µF の出力コンデンサと耐圧25 V 以上の 1 µF の入力コンデンサを用いる事を推奨します。

表 6-1: MLCC コンデンサの例

出力フィルタ特性の優れたコンデンサなら、最小 ESR(等価直列抵抗 )の値にかかわらずどのようなものでも使えます。コンデンサ ( と対応する ESR) の実際の値は、出力負荷電流によって決まります。通常、1 µF のコンデンサを出力に接続すれば十分に安定性を確保できます。

6.1.1.4 逆流防止回路

MCP73213 には、入力の障害または短絡からの保護回路があります。この回路がないと、入力の障害または短絡が発生した場合、内部パストランジスタのボディダイオードからバッテリが放電します。

Note: 推奨充電電流はバッテリメーカーにお問い合わせください。またはバッテリのデータシートを参照してください。

PowerDissipation VDDMAX VPTHMIN– IREGMAX=

VDDMAX = 最大入力電圧

IREGMAX = 最大急速充電電流

VPTHMIN = 最小過渡しきい値電圧

MLCCコンデンサ

温度レンジ公差

X7R -55 ～ +125 ℃ ±15%X5R -55 ～ +85 ℃ ±15%

Power dissipation 9.9V 6.0V– 440 mA 1.58W==


MCP73213
6.2 PCB のレイアウトに関する注意事項
最適な電圧調整が行えるように、バッテリをデバイスの VBAT および VSS ピンのなるべく近くに配置し、大電流が流れる PCB トレースでの電圧降下を最小限に抑えます。

PCB レイアウトをヒートシンクとして使う場合、ヒートシンクパッドに複数のビアを追加し、より多くの熱をPCB のバックプレーンに逃がすようにすると、接合部温度を下げる事ができます。図 6-4 および 6-5 に、PCBによるヒートシンクを備えた代表的なレイアウトを示します。

図 6-3: 代表的なレイアウト ( 上面 )

図 6-4: 代表的なレイアウト ( 上面メタル )

図 6-5: 代表的なレイアウト ( 下面 )

102-00261MCP73213EV


MCP73213
NOTE:

MCP73213

7.0 パッケージ情報

7.1 パッケージのマーキング情報

XXXX

10 ピン DFN (3x3)

YYWWNNN

例 :

標準 *

製品番号コード

MCP73213-A6SI/MF Z3HIMCP73213T-A6SI/MF Z3HIMCP73213-B6SI/MF Y3HIMCP73213T-B6SI/MF Y3HI

Z3HI1443256

凡例 : XX...X お客様固有情報Y 年コード ( 西暦の下 1 桁 )YY 年コード ( 西暦の下 2 桁 )WW 週コード (1 月 1 日の週が「01」)NNN 英数字のトレーサビリティコード無光沢スズ (Sn) めっきを示す鉛フリーの JEDEC® マーク* 本パッケージは鉛フリーです。鉛フリー JEDEC マーク ( ) は

外箱に表記しています。

Note: Microchip 社の製品番号が 1 行に収まりきらない場合、複数行を使います。この場合、お客様固有情報に使える文字数が制限されます。

3e

3e


MCP73213
10 ピンプラスチックデュアルフラット、リードレスパッケージ (MF) - 3x3x0.9 mm ボディ [DFN]
Microchip Technology Drawing C04-063C Sheet 1 of 2

Note: 最新のパッケージ図面については、以下のウェブページにある『Packaging Specification (Microchip 社パッケージ仕様 )』を参照してください。http://www.microchip.com/packaging


http://www.microchip.com/packaging

MCP73213
Note:1. ピン 1 のビジュアルインデックスの場所にはばらつきがありますが、必ず斜線部分内にあります。

2. パッケージの端部には 1 つまたは複数の露出タイバーがあります。

3. パッケージはダイサーで個片化されています。

4. 寸法と許容誤差は ASME Y14.5M に準拠しています。

BSC: 基本寸法、理論的に正確な値、許容誤差なしで表示

REF: 参考寸法、通常は許容誤差を含まない、情報としてのみ提示される値

Microchip Technology Drawing C04-063C Sheet 2 of 2


単位ミリメートル

寸法 MIN NOM MAXピン数 N 10ピッチ e 0.50 BSC全高 A 0.80 0.90 1.00スタンドオフ A1 0.00 0.02 0.05コンタクト厚 A3 0.20 REF全長 D 3.00 BSC露出パッド長 D2 2.15 2.35 2.45全幅 E 3.00 BSC露出パッド幅 E2 1.40 1.50 1.75コンタクト幅 b 0.18 0.25 0.30コンタクト長 L 0.30 0.40 0.50コンタクト - 露出パッド間距離 K 0.20 - -



MCP73213
Note:1. 寸法と許容誤差は ASME Y14.5M に準拠しています。

BSC: 基本寸法、理論的に正確な値、許容誤差なしで表示

Microchip Technology Drawing C04-2063B


単位ミリメートル

寸法 MIN NOM MAXコンタクトピッチ E 0.50 BSCオプションのセンターパッド幅 W2 2.48オプションのセンターパッド長 T2 1.55コンタクトパッド間隔 C1 3.10コンタクトパッド幅 (X10) X1 0.30コンタクトパッド長 (X10) Y1 0.65パッド間距離 G 0.20



MCP73213

補遺 A: 改訂履歴

リビジョン C (2014 年 12 月 )変更内容は以下の通りです。

1. タイプ 1 とタイプ 2 の説明に関する表 1 の Note 7を追加しました。

2. 機能ブロック図を更新しました。

3. 温度仕様の熱抵抗を更新しました。

4. 図2-7、2-8、2-15、2-16のタイトルを変更しました。

5. 図 4-1 を更新しました。

6. セクション 6.1.1.2、温度に関する注意事項を更新しました。

7. セクション 7.1、パッケージのマーキング情報を更新しました。

8. 細かな誤字を訂正しました。

リビジョン B (2009 年 12 月 )変更内容は以下の通りです。

1. DC 特性表内のバッテリ短絡保護の値を更新しました。

リビジョン A (2009 年 7 月 )• 本書は初版です。


MCP73213
NOTE:

MCP73213

製品識別システム

ご注文や製品の価格、納期につきましては、弊社または販売代理店にお問い合わせください。

デバイス : MCP73213-xxx: 2 セルリチウムイオン / ポリマー対応デバイス

MCP73213T-xxx: 2 セルリチウムイオン / ポリマー対応デバイス、テープ & リール

テープ&リールオプション :

T = テープ & リール (1)

温度レンジ :

I =-40 ～ +85 ℃ ( 産業用温度レンジ )

パッケージ : MF = 10ピンプラスチックデュアルフラット、リードレス - 3x3 mm ボディ (DFN)

例 :a) MCP73213-A6SI/MF: 2 セルリチウムイオン /

ポリマー対応デバイス

b) MCP73213-B6SI/MF: 2 セルリチウムイオン /ポリマー対応デバイス

c) MCP73213T-A6SI/MF: テープ & リール、2 セルリチウムイオン /ポリマー対応デバイス

d) MCP73213T-B6SI/MF: テープ & リール、2 セルリチウムイオン /ポリマー対応デバイス

製品番号 X /XX XXX

パターンパッケージ温度レンジデバイス

[X](1)

テープ & リールオプション

Note 1: テープ＆リールの識別情報は、カタログの製品番号説明にのみ記載されています。これは製品の注文時に使う識別情報であり、デバイスのパッケージには印刷されていません。テープ &リールが選択できるパッケージの在庫 /供給状況は、最寄りの Microchip 社の営業所までお問い合わせください。


MCP73213
NOTE:

Microchip 社製デバイスのコード保護機能に関して以下の点にご注意ください。

• Microchip 社製品は、該当する Microchip 社データシートに記載の仕様を満たしています。

• Microchip 社では、通常の条件ならびに仕様に従って使用した場合、Microchip 社製品のセキュリティレベルは、現在市場に

流通している同種製品の中でも最も高度であると考えています。

• しかし、コード保護機能を解除するための不正かつ違法な方法が存在する事もまた事実です。弊社の理解では、こうした手法

は Microchip 社データシートにある動作仕様書以外の方法で Microchip 社製品を使用する事になります。このような行為は知

的所有権の侵害に該当する可能性が非常に高いと言えます。

• Microchip 社は、コードの保全性に懸念を抱いているお客様と連携し、対応策に取り組んでいきます。

• Microchip 社を含む全ての半導体メーカーで、自社のコードのセキュリティを完全に保証できる企業はありません。コード保

護機能とは、Microchip 社が製品を「解読不能」として保証するものではありません。

コード保護機能は常に進歩しています。Microchip 社では、常に製品のコード保護機能の改善に取り組んでいます。Microchip 社の

コード保護機能の侵害は、デジタルミレニアム著作権法に違反します。そのような行為によってソフトウェアまたはその他の著作

物に不正なアクセスを受けた場合、デジタルミレニアム著作権法の定めるところにより損害賠償訴訟を起こす権利があります。

本書に記載されているデバイスアプリケーション等に関する

情報は、ユーザの便宜のためにのみ提供されているものであ

り、更新によって無効とされる事があります。お客様のアプ

リケーションが仕様を満たす事を保証する責任は、お客様に

あります。Microchip 社は、明示的、暗黙的、書面、口頭、法

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関して、状態、品質、性能、商品性、特定目的への適合性を

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センスは一切譲渡されません。

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商標

Microchip 社の名称とロゴ、Microchip ロゴ、dsPIC、FlashFlex、flexPWR、JukeBlox、KEELOQ、KEELOQlogo、Kleer、LANCheck、MediaLB、MOST、MOST logo、MPLAB、OptoLyzer、PIC、PICSTART、PIC32　logo、RightTouch、SpyNIC、SST、SSTLogo、SuperFlash および UNI/O は米国およびその他の国に

おける Microchip Technology Incorporated の登録商標です。

Embedded Control Solutions Company、mTouch は米国に

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サービスマークです。

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その他本書に記載されている商標は各社に帰属します。

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ISBN: 978-1-5224-0242-8

DS20002190C_JP - p. 33

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07/14/15


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