移动电源单芯片解决方案 MP2309
概述
MP2309是一款专为移动电源设计的单芯片解
决方案IC，集成了充电管理模块、电池电量检测、状态及低电量LED显示模块、升压放电管理模块及LED照明管理模块、升压控制的移动电源管理芯片，针对大容量单芯或多芯并联锂电池（锂离子或锂
聚合物）的移动电源应用，提供简单易用的解决
方案。
MP2309采用的封装形式为ETSSOP14。
应用
手机、平板电脑、GPS、电动工具等移动设备
备用电源 特点
内置充电、放电功率MOS
1A的可编程充电电流
涓流/恒流/恒压充电，并具有在无过热危险的情况下实现充电速率最大化的热调节功能 C/10 充电终止，自动再充电
预设4.2V 充电电压，精度达±1%
升压最大输出电流1.2A
负载自动识别（即插即充），输出过流、短路、过压、过温保护
单键开机、电量查询及照明功能
LED低电量显示、充放电指示及异常指示
典型应用电路（5V/1A）
LED
端口
I/O 功能描述 名称 管脚
VDD 1 - 适配器正电压输入端
ISET 2 I 充电电流设定端
AGND 3 - 模拟地
LCR 4 O 充电LED指示输出
LBT 5 O 放电LED指示输出
LED_EN 6 I LED手电筒使能输入
LED 7 O LED手电筒输出
KEY 8 I 多功能按键输入端
VON 9 I 负载自动识别探测端
SGND 10 O 负载自动识别输出端
FB 11 I BOOST 输出反馈电压
PGND 12 - 功率地2
SW 13 O BOOST功率管输出
BAT 14 - 电池正极
电性参数
极限参数（注1）
参数 最小值 最大值 单位
AGND、PGND、SGND之间电压 -0.3 +0.3 V
其它引脚电压 -0.3 +6 V
储存环境温度 -65 150 ℃
工作环境温度 -40 85 ℃
工作结温范围 -40 150 ℃
HBM（人体放电模型） 2k - V
MM（机器放电模型） 200 - V
注1：最大极限值是指超出该工作范围芯片可能会损坏。
推荐工作条件
输入电压---------------------------------- 3.0V to 5.5V
工作结温范围--------------------------- -40to 125
℃℃
环境温度范围--------------------------- -20℃ to 85℃
符号 参数 测试条件 最小值典型值 最大值单位充电部分（无特殊说明， VDD=5V，Ta=25℃）
VDD 充电输入电压 4.3 5 5.5 V
I VDD输入电源电流
充电模式，R ISET=1K 500 1000 μA 待机模式（充电终止）55 100 μA
V FLOAT稳定输出（浮充）电压 0℃≤TA≤85℃ 4.158 4.2 4.242V I BAT恒流充电电流 R ISET=1K，V BAT=4V 900 1000 1100 mA
I TRIKL涓流充电电流 V BAT V ASD VDD-VBAT闭锁阈值电压 VDD从低到高 60 100 140 mV VDD从高到低 5 30 50 I TERM终止电流门限 R ISET=1K 80 100 120 mA V ISET ISET引脚电压 R ISET=1K，恒流模式 0.9 1.0 1.1 V ΔV RECHRG再充电电池门限电压 V FLOAT-V RECHRG100 150 200 mV T LIM限定温度模式中的结温 150 ℃ R ON功率FET导通电阻 500 mΩ I ISET ISET引脚上拉电流 2.0 μA 放电部分（无特殊说明， VBAT=3.7V，Ta=25℃） V BAT电池工作电压 3.0 V I STDB待机电流 10 15 μA V ON负载探测阈值电压 0.8 V R VON负载探测下拉电阻 16K Ω V UV_BAT电池欠压闭锁阈值电压 VBAT下降 2.85 2.9 2.95 V V HYS_BAT电池欠压闭锁迟滞 VBAT上升 0.25 0.3 0.35 V F SW工作频率 0.8 1 1.2 MHz IOUT 输出电流 V BAT=3.0~4.2V VOUT=5V 1 A I LIM周期电流限制 2.5 A η 转换效率 V BAT=3.0~4.2V VOUT=5.0V&IOUT=1A 85 % DMAX 最大占空比 90 % V FB反馈电压 0.98 1 1.02 V I END放电结束电流 30 mA T OV过温保护 150 ℃ THYS 过温保护滞回 20 ℃ LED及KEY键部分（无特殊说明， VBAT=3.7V，Ta=25℃） V LED LED驱动压降 I LED=100mA 0.6 V F LEDx_C LEDx充电/低电量闪烁频率 0.5 Hz F LEDx_F LEDx错误指示闪烁频率 1 Hz I KEY KEY引脚上拉电流 30 μA T LED KEY键触发手电筒时间 3 S 功能说明： 充电模式 MP2309内部集成一颗完整的充电模块，利用芯片内部的功率晶体管对电池进行涓流、恒流和恒压充电。充电电流由ISET外部电阻编程设定，最大持续充电电流可达0.6A，不需要另加阻流二极管和电流检测电阻。芯片内部的功率管理电路在芯片的结温超过115℃时自动降低充电电流，直到150℃以上将电流减小至0。这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功率处理能力，不用担心芯片过热而损坏芯片或者外部元器件。 当VDD的输入电压超过3.7V并且大于电池电压时，充电模块开始对电池充电。如果电池电压低于2.9V，充电模块用小电流对电池进行预充电。当电池电压超过2.9V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由ISET管脚和GND 之间的电阻确定。当电池电压接近4.2V时，充电电流逐渐减小，系统进入恒压充电模式。当充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，完整的充电过程为涓流-恒流-恒压。 充电结束阈值是恒流充电电流的10%。当电池电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。 充电电流是采用一个连接在ISET管脚与GND之间的电阻器来设定的，设定电阻器和充电电流则采用下列公式来计算： R ISET （误差±10％） I CH 升压输出模式 MP2309提供一路异步升压输出，集成功率NMOS，可提供5V/1A输出，效率最高可达90%。MP2309采用1MHz的开关频率，可有效减小外部元件尺寸。集成智能负载检测功能，无需外挂MOS，当负载接入时，由待机状态自动切换到工作状态。 升压输出电压可通过FB端外围电阻进行调整，典型值为5V，最高设置不能超过5.2V。升压输出电压Vout 由电阻R3和R4按以下公式设定： Vout=（1+R3/R4）×1.0 当负载接入后，升压电路开始工作，在重载的状况下，MP2309工作在固定频率1MHz，并且逐周期限流，当负载的电流逐渐减小时，MP2309会进入间歇式输出模式，以保证输出电压调整能力。当负载电流低于30mA时，IC输出关闭，此时负载移走，IC进入待机状态，待机电流为10uA。 MP2309提供输出过流、过压、短路、过热保护，以及电池低压等多种异常保护，有效保护电池及系统安全。 系统管理 MP2309充电优先，如果负载与充电电源都有接入的情况，系统将单纯工作在充电模式，无升压输出。只有将充电电源移除，系统才进入升压输出模式。 工作状态与电量指示 LCR与LBT为PMOS漏极输出，分别外接LED1及LED2来指示充电状态与电量： 1)充电时LED1一直工作在1Hz 频率闪烁状态，当电池充满电后，LED1长亮，充电过程中， LED2一直为灭状态； 2)待机状态下，若按下按键，LED2显示电池电量，4S后关闭； 3)待机状态下，若接入负载，在升压输出全过程中，LED2显示升压输出指示及电池低压报 警：若电池电压低于3.3V，LED2一直以0.5Hz的频率闪烁提示电量低，直到电池电压低于3V，关闭系统，LED2以1Hz的频率闪烁4S后进入低压保护模式，电池需要重新充电至3.3V 以上才可以再次放电； 4)在放电过程中，如果发生短路保护、过温保护、过压保护、负载移除，LED2以1Hz频率闪 烁，4秒钟后，LED2关闭。 电池电压（V） 充电 放电 单击电量显示 LED1 LED2 LED1 LED2 LED1 LED2 VBAT≥4.2 亮 灭 灭 亮 灭 亮 3.3≤VBAT＜4.2 1Hz 灭 灭 亮 灭 亮 3.0≤VBAT＜3.3 1Hz 灭 灭 0.5Hz 灭 0.5Hz VBAT＜3.0 1Hz 灭 灭 1Hz闪烁4S后灭 灭 1Hz LED照明输出 LED端可以驱动LED灯用于手电筒照明,最大驱动电流为100mA。当长按按键3S后，LED开启或关闭。如果手电筒处于开启状态，当电池电压低于3.3V时，LED1 将以0.5Hz的频率闪烁提醒。当电池电压低于3.0V时，手电筒关闭，LED1以1Hz的频率闪烁4次提示后关闭。电池电压低于3.0V后，长按按键后，手电筒仍将处于关闭状态。为了防止意外按压移动电源而触发手电筒，从而造成不必要的电能损耗，当按键时间超过6S后，手电筒输出自动关闭。 在一些应用中，使用了按键功能，但是不需要手电筒功能，为了防止不必要的电能损耗，MP2309增加一个手电筒使能引脚，即LED_EN：当系统需要手电筒功能时，此引脚外部直接接地；当系统不需要手电筒功能时，此引脚悬空。 元件选择 1、肖特基二极管D1选择低正向导通电压及大电流的二极管。 2、输出电容C3/C5选择质量较好的低ESR贴片电容。 3、电感L1必须选用2.2uH，饱和电流需大于3A，工作时电感饱和会导致整个升压系统工作不正常。 4、SW与GND的电容C4的耐压需大于16V，并且尽量靠近芯片。 PCB设计参考 1、5V输出端的大USB外壳不能接GND，需浮空； 2、元器件布局： 1）电感、肖特基及芯片都是发热源，在电路板垂直面上尽量不重叠。 2）输入电容C1、电感L1、肖特基D1、芯片、输出电容C3/C5 五部分组成的升压环路，以环路面积最小为最佳。 3） LED手电筒、指示灯、按键，此三部分的布线，只要求物理连接良好，线宽和线间距满足生产工艺要求即可。布线走向，建议沿板边周围布线，这样可以使PCB中间部分留出足够大空间实现大面积覆铜，一方面保证接地的完整性，另一方面便于散热。 4）电容的布局：C1、C2、C4需尽可能靠近芯片，C3、C5尽可能靠近D1。 5）反馈电阻的布局： R3、R4、R10需尽可能的靠近芯片。 3、布线设计参考 1）系统供电输入部分： 第一路：从BAT+输入焊盘出发先到C1正极焊盘，最后连至芯片16脚结束。 第二路:从BAT+输入焊盘出发，直接连至L1的焊盘而结束。 2）“SW”布线：此项为“第一关注要点”，C4电容的作用是吸收电感输出纹波尖峰，达到保 护芯片的目的。 从L1焊盘出发，先连至D1的正极，然后再连至C4的正极，最后到芯片15脚结 束。该接法只有一路走线，且C4电容在布线的主干路上。 3）升压输出布线：影响输出纹波的关键布线，以布线路径最短，阻抗最小为原则。 4）FB反馈电阻布线：升压输出反馈部分，以布线短，避开干扰源（电感、肖特基）为原则。 IC封装示意图 SOP14： All specs and applications shown above subject to change without prior notice. (以上电路及规格仅供参考,如本公司进行修正，恕不另行通知)
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