소형 형상 요소 시장에서 리튬이온(Li-ion)가 가장 많이 선택되는 이유를 알아보고 onsemi 점유 공간이 매우 작은 리튬이온 충전기에서 이보다 작은 형상 요소로 이동하는 데 필요한 업계 선두의 기술을 어떻게 보유하게 되었는지 살펴보세요.
지난 10년 동안 이루어진 스마트폰 진화처럼 성장 중인 다른 시장 부문에서도 형상 요소의 축소와 함께 기능과 휴대성 추가에 대한 요구가 있습니다. 드론 세분화 시장에서는 미니 드론과 마이크로 드론이 성장하고 있습니다. 히어러블, 즉 음성 인식, 근접 센서, 노이즈 제거 및 원음에 충실한 고성능을 탑재한 이어버드 시장이 크게 성장하고 있습니다. 지금은 손바닥 크기의 작은 블루투스 스피커와 체력 단련이나 의료용 시계 형태의 웨어러블 기기 부문이 성장하면서 IoT의 빅데이터 분석에 필요한 정보가 증강되고 있습니다. 비에너지(Wh/kg) 향상, 원가 인하, 유연한 형상 요소로 더 작은 리튬이온 충전기에 대한 수요가 늘면서 이러한 소형 형상 요소 시장에서 리튬이온이 가장 많은 선택을 받고 있습니다. onsemi 점유 공간이 매우 작은 리튬이온 충전기에서 이보다 작은 형상 요소로 이동하는 데 필요한 업계 선두의 기술을 보유하고 있습니다.
리튬이온 CC/CV 충전 프로파일
일반적으로 리튬이온은 정전류(CC)/정전압(CV) 충전 프로파일을 구현합니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 가면서 빈 셀이 약한 충전(~C/5) 또는 “예비 충전”으로 충전되기 시작합니다. 거의 비어 있을 때 전류가 너무 많이 인가되면 리튬이온이 조기에 열화됩니다. 셀 전압이 VBATMIN(일반적으로 코발트는 3.6V)까지 상승하면, 셀 데이터시트에 명시된 최대 허용 충전 전류(~1C)에서 CC 모드로 진입해도 안전합니다. 이때 충전 시간(TTC)이 최대화됩니다. 셀 전압이 VFLOAT, 즉 셀 데이터시트에 명시된 최대 전압에 도달하면 충전기가 CV 모드로 진입합니다. CV 모드에서는 전압이 고정되어, 셀이 최대 충전 상태가 되면 셀로 들어가는 전류가 자동으로 줄어들게 됩니다. 마지막으로 충전이 줄어들면서 전류가 C/10 ~ C/20에 도달하면 충전기가 충전을 종료합니다.
배터리 데이터시트에서 VFLOAT, VBATMIN, IPRE 및 IFAST 값을 확인할 수 있습니다. 대부분의 리튬이온 충전기는 동반 프로세서가 있어야 I2C 전체에 내장된 레지스터를 프로그래밍하여 CC/CV 충전 프로파일을 생성할 수 있습니다. ON 반도체의 FAN54120 독립형 리튬이온 충전기는 I2C 레지스터나 펌웨어 없이 CC/CV 충전 프로파일을 자율적으로 실행합니다. 따라서 동반 프로세서가 필요 없어 비용, 공간 및 복잡도를 줄일 수 있습니다. 설정이나 설치 없이 바로 사용할 수 있어서 출시 기간도 단축됩니다. FAN54120은 펌웨어가 없기 때문에 조작이 어려운데, 이점은 의료나 IoT 같이 보안에 민감한 용도에서 유리한 점입니다.
FAN54120 독립형 충전기는 형상 계수가 매우 낮습니다. 현재 2mm x 2mm DFN 패키지로 제공되는데, 조만간 1.36mm x 0.76mm WLCSP 패키지가 출시될 예정입니다.
FAN54120 500mA 선형 독립형 충전기
FAN54120은 외부 rset 저항기를 참조하여 CC/CV 충전 프로파일을 배터리의 전체 용량 범위에서 자율적으로 생성합니다. 예를 들어, 셀에서 500mA의 최대 충전량을 감당할 수 있는 경우에는 1kΩ rset(IFAST=500mA)을 선택하여 FAN54120이 100mA(IFAST/5)에서 자동으로 예비 충전하고 CC 모드로 가는데 필요한 500mA(IFAST)로 전환한 다음 750mAh 배터리에 필요한 50mA(IFAST/10)에서 충전을 종료합니다.
140mAh 같이 용량이 더 작은 소형 리튬이온 배터리는 5KΩ rset 저항기로 20mA의 예비 충전과 100mA의 CC 모드 충전 전류가 가능하고, 10mA로 충전이 종료됩니다.
FAN54120은 외부 NTC로 JEITA “안전 충전” 온도 작동을 지원합니다. FAN54120은 최대 28V 입력 전압을 견디면서 최대 6V 입력까지 작동하며, 대기 전류는 세계적인 수준인 150nA에 불과합니다. 따라서 FAN54120은 충전 중간에 셀이 과방전되는 일이 없습니다. 마지막으로 FAN54120은 CV 정확도가 0.5%이기 때문에 + 50mV 허용 오차에서 저렴한 셀 보호 회로의 우발적인 OVP(과전압 방지) 트립이 발생하는 것을 방지합니다.
이어버드, 웨어러블, 블루투스 스피커와 헤드셋, IoT 기기, 미니 드론과 마이크로 드론, 카메라, 전자 담배, 장난감, 게임 등의 시장과 부문에서 사용됩니다.
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