ZS6300移動電源方案基本參數(shù)詳解

           ----致尚微電子原創(chuàng)

移動電源專用管理IC（PowerBank IC）

概述    ZS6300 是一款應用于移動電源，集成了鋰電池開關(guān)充電管理，DC-DC升壓限流恒流，電池電量顯示，按

鍵控制及鋰電保護為一體的便攜式電源管理IC。ZS6300 是以開關(guān)非線性方式進行充電，集成了包括涓流充

電，恒流充電和恒壓充電全過程的充電方式，浮充電壓精度在全溫度范圍可達±1%，并且具有充電電流紋波

小，充電效率高，充電溫度低等優(yōu)點，配合適當?shù)耐鈬骷梢赃_到2A甚至更高的充電電流。

     ZS6300 的DC-DC升壓輸出電壓可達到±1%的精度，可以提供高達90%以上的升壓轉(zhuǎn)換效率，同時具有精

確的升壓限流功能。ZS6300 配置了4個LED恒流驅(qū)動端口，智能顯示電池電量，芯片內(nèi)置邏輯鎖定功能，防

止電量指示的狀態(tài)不穩(wěn)，同時集成了電池真實電壓追蹤技術(shù)，跟蹤電芯內(nèi)部真實電量，防止充放電造成的電

壓偏差。

     ZS6300 為電池充電時電量指示燈常亮，外部輸入電源去掉時，電路會自動轉(zhuǎn)為升壓。如檢測到移動電

源沒有向外部供電流，則一段時間自動進入待機狀態(tài)，待機電流為26uA，可有效延長電池靜態(tài)放置時間。此

時，短按按鍵可啟動升壓同時點亮電量指示燈，指示燈可通過短按按鍵熄滅。ZS6300 具有多重保護設計，

包括負載過流保護，短路保護，軟啟動保護等，同時芯片端口設計了高性能的ESD保護電路，使得該款芯片

具有極高的可靠性。電池放電在2.9V時關(guān)斷，有效保護和延長電池充放次數(shù)和壽命。芯片硬件PWM驅(qū)動信號

加入抖頻技術(shù)，對產(chǎn)品安規(guī)認證完全無壓力。ZS6300 提供了SOP-16封裝。

主要特點

? 高耐壓輸入電壓10V和過壓警示功能? 待機電流26uA? 電池2.9V 過放保護? 電池過充電保護4.2V? 軟啟動功能? 涓流/恒流/恒壓三段式充電? 充電電流1A或2A? 充電浮充電壓精度±1%? 按鍵邊充邊放功能? 輸入電源掉電電池自動升壓供電? 升壓效率高達94%（1A）92%（2A）? 輸入輸出高精度電流采樣? 升壓限流輸出功能，能兼容大電流設備? 負載過流及短路保護，能及時保護電路? USB 輸出過壓保護? 手電筒功能? 輸出空載檢測關(guān)斷省電功能? 精確邏輯控制的四格電量顯示? 先進的電池真實電壓追蹤技術(shù)? 電池低壓LED警示功能? 開關(guān)頻率500K? 獨有抖頻技術(shù)，安規(guī)認證無壓力用途? 移動電源? UPS? IPAD,MID備用電源? MP3,MP4,游戲機,數(shù)碼相機等其他移動電源

 

 

功能描述? 充電管理1. 充電功能ZS6300 用開關(guān)方式對電池進行涓流/恒流/恒壓三段式充電。當電池電壓低于3V 時進行涓流充電；當電池電壓高于3V 時進行恒流充電；當電池電壓接近4.2V 時進行恒壓充電，此時充電電流開始逐漸減小，當電流減小到恒流充電電流的1/10 時，4 個LED 燈全部常亮，指示電池已經(jīng)充飽。充飽時，芯片可選擇電流進一步減小到零，維持浮充電壓；或者終止充電，等待電池電壓降低到一定電壓(VRECHG)時進行復充

(Recharge)。2. 充電電流設定對電池充電的電流大小由芯片的SNS 引腳和BAT 引腳之間的采樣電阻RS 來設定。恒流充電電流ICharge由下式?jīng)Q定： ICHARGE=0.02/RS涓流充電電流為ICHARGE 的1/8，充飽判斷電流為ICHARGE 的1/10。3. 充電軟啟動功能當電池直接進入恒流充電時，ZS6300 會控制充電電流逐漸增大到設定值，避免了瞬間大電流沖擊引起的各種問題。4. 按鍵邊充邊放功能ZS6300 具有按鍵啟動邊充邊放功能，保證了USB 端負載的優(yōu)先供電。如果充電過程中，輸出USB 同時接有負載要給負載供電，可通過按鍵激活邊充邊放，ZS6300 會控制系統(tǒng)給電池充電同時供電給負載；如果負載所需電流值超過VRCS>6.7mV，ZS6300 會控制系統(tǒng)優(yōu)先供電給負載，同時逐漸減小充電電流直到不充電，讓全部輸入電流供給負載，同時達到了輸入限流的效果，如果VRCS<6.2mV，芯片會控制恢復充電。當移動電源充電時，短按按鍵，芯片會控制關(guān)閉充電，檢測是否有便攜設備接在USB 口，如果有則優(yōu)先對其供電，如果沒有，經(jīng)過16s 后恢復充電。? 升壓功能ZS6300 具有同步升壓功能，可將單節(jié)鋰電池2.9V 到4.2V 之間的電壓升壓到5V 輸出，給負載供電。電池電壓低于2.9V 時，芯片系統(tǒng)將判斷為電池電量不足，停止升壓。當VIN 電壓低于3.3V 時，系統(tǒng)將判斷為電源適配器掉電，并啟動升壓電路。1. 升壓限流功能升壓時， ZS6300 通過CS 和CSN 檢測負載電流，如果負載電流逐漸增加，到達限流值時輸出電壓會下降，直到不升壓（同步整流PMOS 常開）。限流值的計算：ILIM=0.024/RCS2. 放電過流保護和短路保護功能負載電流超過限流電流繼續(xù)增大，當CS 與CSN 兩端的壓差超過26mV，且維持時間超過1S，則系統(tǒng)啟動負載過流保護功能，ZS6300 將會關(guān)閉USB 的輸出通路MOS 管，進入待機狀態(tài)。過流值的計算公式：IOCP=0.026/RCS3. 升壓軟啟動功能芯片有升壓軟啟動功能，在啟動升壓時，電流會逐漸增加到最大值，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。4. 空載檢測功能當負載電流小于30mA±10mA 持續(xù)60s 時，芯片判斷外部負載消失，關(guān)閉輸出進入待機狀態(tài)。? 保護功能1. 充電USB 短路保護當充電時USB 發(fā)生短路，芯片會關(guān)閉USB 輸出，熄滅電量指示燈，短路解除后，短按按鍵可以解除短路保護狀態(tài)，USB 輸出打開，電量指示燈亮起，16s 后恢復充電。2. 升壓USB 短路保護當電池升壓時，USB 發(fā)生短路，芯片會關(guān)閉升壓，進入待機狀態(tài)；短按按鍵可以解除短路保護狀態(tài)。3. 二級短路保護在某些極限狀態(tài)下發(fā)生USB 短路，芯片檢測不到短路狀態(tài)，但仍然可以關(guān)閉USB 輸出，短路解除后會自動恢復原來狀態(tài)，保護器件不被損壞，電池端也不會出現(xiàn)大電流，保護IC 不會損壞。4. USB 過壓保護輸入電壓過高，超過6V 時（板端采電壓），芯片會控制關(guān)閉USB 輸出，防止接在USB 的便攜設備因為過壓而損壞，指示燈閃爍，提示輸入電壓異常。輸入電壓正常后狀態(tài)解除。? 電池電量智能顯示功能ZS6300 可以恒流驅(qū)動4 路LED 燈，每路電流為2.5mA，LED 燈的亮滅變化表示電池電量。

 

? 系統(tǒng)其他控制功能當一個燈以2Hz 頻率開始閃爍時，表示系統(tǒng)內(nèi)部電池電量不足（即電池電壓已經(jīng)低于3.4V），需要充電，當電池繼續(xù)放電至2.9V，這時升壓系統(tǒng)將自動關(guān)閉，LED 燈閃爍停止并滅掉，系統(tǒng)進入待機狀態(tài)。在無電源的情況下，短按按鍵，啟動5V 升壓系統(tǒng)給負載供電，同時LED 燈顯示當前電量，輸出空載時維持時間約為60 秒鐘，之后LED 燈8s 自動熄滅，60s 無負載關(guān)閉5V 升壓輸出，如果在60 秒鐘內(nèi)燈熄滅的時候再一次短按開關(guān)，電量會馬上重新顯示。

 

 

? 電阻的選擇RS 和RCS 的精度影響采樣電流的精度，因此推薦使用1%精度的電阻；對于封裝，請根據(jù)電阻實際的功率計算，也可以用兩個并聯(lián)的形式分散熱量。例如：RS 在升壓時流過電流最大為2A，則它最大功耗是2×2×0.04Ω=0.16W? 電容的選擇CBAT，CSYS，COUT 電容為大電流的濾波電容，要使用瓷片電容（ESR 要控制在0.1Ω 以內(nèi)）、電解電容+瓷片電容組合或單獨的瓷片電容，針對1A 系統(tǒng)推薦使用22uF 的容值，在成本允許的條件下，增大CSYS 會使系統(tǒng)更加穩(wěn)定；如果對升壓輸出紋波要求不高，也可略微減小COUT；如果針對更大電流系統(tǒng)，推薦將電容相應增大。體積允許情況下可替換成相應或更大容值的電解電容。任何情況下，選擇質(zhì)量較差的電容都會引起整個系統(tǒng)性能下降甚至無法正常工作，所以請慎重選擇電容。? U2(PMOS) ,Q1/Q2(NMOS)的選擇：對于U2(PMOS)和Q1/Q2(NMOS)，因為他們工作在開關(guān)條件下，要考慮他們的導通電阻和寄生電容，導通電阻小，直流損耗?。患纳娙菪?，開關(guān)損耗??；然而這兩個量恰恰是矛盾的，即導通電阻越小，往往寄生電容越大，因此要采取折中的辦法選取。針對1A 的系統(tǒng)推薦使用導通電阻約為50mΩ 或更小，寄生電容小于500pF 的MOS 管。1A 使用單顆PMOS 和單顆NMOS 即可。請慎重選擇MOS，因為它之間影響系統(tǒng)的性能和壽命。? U1,Q3 的選擇：對于U1 和Q3，因為他們工作在直流條件下，因此只需考慮導通電阻足夠小即可，推薦使用導通電阻小于40mΩ 的MOS 管。? 電感L1 的選擇：對于1A 充電1A 升壓的系統(tǒng)，推薦使用2.2uH~3.3uH 的電感，如果針對更大的電流，如1.5A 或2A，可以使用1.8uH 或2.2uH 的電感。電感最好使用屏蔽電感，這樣會對布板和生產(chǎn)的要求降低。非屏蔽的電感會產(chǎn)生電磁場，電感繞線的方向會改變磁場的方向，干擾芯片的環(huán)路。如果一定要使用非屏蔽電感，需要SNS 和BAT 走線盡量遠離電感。? 升壓帶載測試：因為芯片增加了兩級短路保護和軟啟動，所以對升壓帶載測試時有一定要求：如果USB 接大電容負載（某些型號的負載儀電容非常大），有可能誤判短路保護。用電壓源模擬電池時，各種型號電源的瞬態(tài)響應不同，電源線的阻抗也可能比較大，在升壓帶CC 或CR 負載或者帶載啟動時，也有可能出現(xiàn)短路保護的情況，帶CV 負載不會出現(xiàn)這種情況。實際應用時，由于接的是電池，CC 或CR 的情況會改善，CV 仍然不會有問題。一般手機或便攜數(shù)碼設備輸入電容都比較小，同時它們會檢測輸入電壓，如果輸入電壓不夠時不會充電，因此表現(xiàn)的是類似CV 的特性，所以實際移動電源成品給手機或便攜數(shù)碼設備充電時不會出現(xiàn)誤判短路的情況。如果確實需要帶這種負載，可以在CTR 對PGND 接一電容改善帶載情況，推薦取值10nF，取100nF 或1000nF 帶載效果會更優(yōu)，但是短路保護效果會變差，建議謹慎使用，更大的取值強烈不推薦。PCB 布板注意事項? 大電流回路大電流回路指開關(guān)時走大電流的器件和走線，在此系統(tǒng)中由U1，U2，Q1，Q2，Q3，L1，RS，RCS，CBAT，

CSYS，COUT 及他們之間的連線構(gòu)成，他們的布線要盡量寬和短，高頻開關(guān)（電流不連續(xù)）通路千萬不能過通孔，

及CBAT，CSYS，Q1，Q2，U2，L1，RS 盡量在PCB 的同一面，且要放在一起。? SYS 和PGNDZS6300 的SYS 和PGND 引腳分別是芯片驅(qū)動部分的電源和地，在開關(guān)工作時會有瞬間大電流流入和流出，因

此布板時CSYS 要盡量靠近芯片的SYS 和PGND 同時靠近U2，Q1，Q2 濾波續(xù)流，SYS 和PGND 分別單獨抽頭引線到CSYS

的正端和負端，中間不能穿過大電流回路，布線盡量寬和短，盡量不要過通孔。? SNS 和BATSNS 和BAT 采樣充電電流，要從RS 正負端單獨引線并行到芯片，中間不能引線到其它部分。SNS 和BAT 要

遠離高頻信號線或通過地線隔離，如PGATE，NGATE，SW 等。? CS 和CSNCS 和CSN 采樣負載電流，要從RCS 單獨引線，具體與SNS 和BAT 同理。? 其它說明1. RLED 正端要從CSYS 正端節(jié)點引出2. 芯片整體部分以模擬信號為主，因此盡量遠離開關(guān)節(jié)點，若無法遠離，請以地線隔離為佳

 

本文為致尚微電子原創(chuàng)，版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載需注明出處。"深圳市致尚微電子官網(wǎng) ",官網(wǎng)鏈接: http://www.zasem.com/，