HM4041Q [HMSEMI]

Boost Charger IC;


型号：	HM4041Q
厂家：	H&M Semiconductor
描述：	Boost Charger IC
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HM4041

HM4041 Boost Charger IC

简介

特点

HM4041 是 5V 输入，升压模式充电管理 IC，



功率 MOS 内置，输入 5V/2A，效率达 90%

自动调节输入电流，自适应任意 5V 供电设备

输入耐压可达 18V

适用于双节串联锂/聚合物电池。能自适应任意 5V

电源进行充电，并且有输入过压、欠压保护。采用同

步整流架构，内置 MOSFET 高度集成，外围元件简

单。通过调节外置电阻，可使升压充电电流最大达

2A ，效率 90%。芯片有多重保护功能：过温热反馈

调节、过温关断、充电计时、电池过压与短路保护、

电池温度检测、异常时停止充电并作灯号异常指示。

QFN 封装提供电池动态均衡的功能，在充电时

自动均衡两节电池电压，此功能可以增加电池的使

用寿命。

电池饱充电压 8.4V（另有HM4041H，饱充电

压 8.7V 可选）



动态均衡两节电池电压

短路涓流/预充涓流/定电流/定电压模式

充电电流由外部电阻灵活调节

双 LED 充电状态指示

输入过压、欠压保护

输出过流、过压、短路保护

支持充电 NTC 温度保护

芯片过温热反馈调节，过热关断保护

充电超时保护

提供两种封装 SOP8-E （无均衡功能）和

QFN4X4-16L（带均衡功能）。

封装图

Package

TOP VIEW

应用

16 15



蓝牙音箱

POS 机，对讲机

BAT

电子烟

VIN

SEN

QFN4*4

-16L

微型投影仪

应急灯

其他以双节锂/聚合物电池供电设备

订购信息

产品型号

HM4041Q

封装规格

温度范围

QFN4* 4-16L -40°C to 85°C

BAT

SOP8 E

40°C to 85°C

HM4041E

PGND

AGND

I： Industrial, -40°C ~85°C，

16:16pins；08: 8pins

Q: QFN16 E: ESOP8

E: Lead Free

VIN

SOP8-E

ICHG

STAT

HM4041

典型应用线路图

5V/DC

Input

BAT

VIN

ICHG

HM4041

STAT

AGND/PGND

SOP8-E（图 1）

5V/DC

Input

BAT

VIN

ICHG

HM4041

SEN

STAT

AGND/PGND

SYSRT

Sysrtem on/off control

QFN4*4-16L（图 2）

HM4041

内部框图

B-FET

HS FET

BAT

VIN

（QFN）

HM4041

Charge

LS-FET

SEN

（QFN）

Control&

Protecion

Logic

ICHG

STAT

SYSRT（QFN）

AGND / PGND

（图 3）

PIN Description

SOP8

QFN4-X4

Name

Description

PIN NO. PIN NO.

1,16

开关节点，连接电感，电感值使用 1.5uH。

(LX 到 BD 引脚之间可增加一个正向肖特基二极管以提高充电效率。)

Boost-Strap 引脚。提供同步整流的 FET 栅极驱动，使用电容 22nF，连接

LX 到 BS。

VIN

电源输入引脚，有欠压和过压防护功能，在充电过程中，使 VIN 电压在正

常范围内。VIN 到地需连接 MLCC 的电容，建议使用 4.7uF~10uF。

SEN

VIN 分压的检测输入。自动调节充电电流，芯片内部检测阈值 1.1 V。

STAT

显示充电状态，STAT 脚位为开漏极结构。

充电中 STAT 为 Lo，充饱为 Hi-Z，异常时以 1Hz 的频率在 Lo 和 Hi-Z 之间

交互变换。

HM4041

SOP8

QFN4-X4

Name

Description

PIN NO. PIN NO.

SYSRT 提供系统 ON/OFF 的使能信号。

当电池电压低于 6V，SYSRT 脚输出逻辑低；当电池高于 6V，SYSRT 脚输

出逻辑高讯号。

ICHG

充电电流大小设定，外接电阻到 GND。相关公式如下：

ICC=1V/RICHG x6800、ITC= ICC x0.2、ISHORT= ICC x0.1。

CELL1 电压检测输入引脚。电池均衡功能被开启时,由此引脚抽放电流。

TS 温度保护的输入，该引脚接一个 NTC 电阻至 GND。低温保护阈值为

75%VIN；高温保护阈值为 30%VIN。

TS 接到 GND，可关闭 IC。

10,11

12,13

连接到内部的 Block FET，旁路电容至少要接 10uF MLCC 到地。

电池连接引脚，电容 0.1uF 并联 10uF。

模拟地。(SOP8-E 的 EP)

BAT

AGND

PGND

14,15

电源地。(SOP8-E 的 EP)

最大额定值

Parameters

Maximum Ratings

LX、BAT、BD、STAT、TS、VC、BS、VIN

SYSRT、ICHG、SEN

AGND、PGND

-0.3V to 18V

-0.3V to 3.6V

-0.3V to 0.3V

LX Pin current continuous

Junction temperature range

Storage temperature range

Lead Temperature

-40°C to 150°C

-65°C to 150°C

260°C

Maximum Power Dissipation

ESD (HBM)

2.6W

2KV

高于绝对最大额定值部分所列数值的应力有可能对器件造成永久性的损害，在任何绝对最大额定值条件

下暴露的时间过长都有可能影响器件的可靠性和使用寿命。

HM4041

建议工作条件

Parameters

Maximum Ratings

VIN

4V to 5.5V

LX、BAT、BD、STAT、VC、BS

SYSRT、ICHG、SEN、TS

AGND、PGND

0V to 16V

0V to 3.3V

LX Pin current continuous

<4.5A

Electrical Characteristics

TA=25°C,VIN=5V,GND=0V,CIN=4.7uF,L=1.5uH,R_ICHG=6.8kΩ,unless otherwise specified。

TEST

CONDITIONS

PARAMETERS

MIN

TYP

MAX UNITS

QUIESCENT CURRENT

Shutdown IC,

V_BAT=8.4V,VIN=

Disable Charge,

VIN=5V

I_BAT

Battery discharge current

Input quiescent current

µA

I_IN

Bias Supply (V_VIN

1.5

)

Supply voltage

VIN

VIN rising and

measured from

VIN to GND

VIN under voltage lockout

threshold

V_UVLO

VIN under voltage lockout Measured from

∆V_UVLO

V_OVP

400

6.2

0.7

hysteresis

VIN to GND

VIN rising and

measured from

VIN to GND

Input overvoltage protection

Input overvoltage protection Measured from

hysteresis VIN to GND

∆V_OVP

Oscillator and PWM

f_SW

D_MAX

T_MINON

Switching frequency

Max N-FET on Duty

Main N-FET minimum on time

900

100

kHz

Power MOSFET

R_{NFET_M}RDS(ON) of Main N-FET

R_{NFET_R}

mΩ

RDS(ON) of Rectified N-

FET

RDS(ON) of Blocking N-

FET

mΩ

R_{NFET_B}

Voltage Regulation

2-Cell

Voltage,HM4041

2-Cell Recharge Voltage

2-cell Trickle Current charge Rising

mode battery voltage threshold threshold

Regulation

V_{BAT_REG}

∆V_RCH

8.36

100

5.4

8.4

200

5.6

8.44

300

5.8

edge

V_TRK

Charge Current

HM4041

Internal

charge

current

I_CC_%

accuracy for Constant Current I_CC=1000mA

-10

Mode

Internal

charge

current

I_TC_%

I_TERM

accuracy for Trickle Current I_TC=200mA

-50

Mode

Termination current

R_ICHG=6.8kΩ

100

150

Battery Voltage OVP

Output voltage OVP threshold

Input Voltage Threshold for Adaptive Current Limit

105% 110%

115%

1.119

V_BOVP

V_CV

V_{SEN_TH}

V_{IN_DPM}

Voltage reference of VSEN

VIN DPM Voltage

1.071

1.70

1.1

QFN16

SOP8-E

4.30

Short Circuit Protection

Output

V_SHORT

short

protection

2.00

3.3

2.30

V_BATfalling

threshold

System ON/OFF Control

High logic of system ON/OFF

control

V_HSYSRT

Low logic of system ON/OFF

V_LSYSRT

V_{SYSRT_TH}

V_HYSSYS

control

SYSRT threshold

V_BATvoltage

6.0

100

Hysteresis

threshold

Linear charger Mode

for

SYSRT

current

Battery

Charger

I_SC

when the blocking FET is in V_BAT< V_SHORT

linear mode

10%

ICC

Peak linear current when

I_LPEAK

V_BD

0.2

6.0

Battery is absent

Bus voltage regulation

5.8

6.2

Blocking FET fully turn on

threshold

VIN

V_TRON

VTRON=VBAT- V_BAT> V_TRK

100

Battery Thermal Protection NTC

Under temperature protection

70%

28%

75%

80%

32%

Under temperature protection

hysteresis

UTP

Falling edge

Rising edge

V_VIN

Over temperature protection

hysteresis

30%

OTP

Thermal Regulation And Thermal shutdown

T_REG

Thermal regulation threshold

Thermal regulation fold back

ratio

Rising Threshold

125

Cº

0.25

ICC

Thermal shutdown

temperature

T_SD

160

Cº

Thermal shutdown

temperature hysteresis

T_SDHYS

HM4041

典型性能特性曲线

恒流充电效率 vs. 电池电压（VIN=5.1V, RICHG=6.8K ohm, L=1.5uH）（图 4）

恒压充电效率 vs. 电池充电电流（VIN=5.1V, RICHG=6.8K ohm, L=1.5uH）（图 5）

HM4041

功能描述

HM4041 是适用于任意 5V 适配器的 2 节锂电池充电 IC。充电模式包括预充电模式、恒流充电和恒压

充电模式。典型的充电模式如下图所示：

Precharge

mode

BATTERY Short

mode

CC mode

CV mode

Temination

8.4v

BAT

Vin -VF

Temination

mode

Precharge

mode

BATTERY Short

mode

CC mode

CV mode

VCV=8.4v

CHG=1*ICC

TRK

SHORT

TC=0.2*ICC

0.1*ICC

BFET Full on

Boost on

Boost off

Charge profile（图 6）

1. 充电电流设置 :

_CHG引脚设置了充电的最大电流，充电电流公式是：I_CHG

× 6.8K

ꢀꢁꢂꢃ

例如，在 I_CHG引脚接 6.8kΩ 设置充电电流为 1A。在高温环境下，充电电流将会相应减小以保持芯片的

温度不超过 125℃ 。

2. 电池短路保护

当适配器接入时，如 V_BAT小于 V_SHORT（典型值为 2V）， HS-FET 将被关闭， V_BD通过 HS-FET 的二极

管充电， B-FET 进入线性模式并且提供 10%的恒流充电电流给电池充电。

3. 预充电模式

当电池电压处在 V_SHORT和 V_TRK之间，升压启动，V_BD设置在 6V 进入预充电模式，B-FET 仍旧处于线

性模式并且提供 20%的恒流充电电流给电池充电。如果预充电模式时间超过 30 分钟，而电池电压无法达到

_TRK阈值，充电模式将会关闭并在 STAT 上指示异常。

4. 恒流充电模式

当电池电压超过 V_TRK阈值，芯片进入恒流充电模式，恒流充电电流I_CHG

× 6.8K。

ꢀꢁꢂꢃ

5. 恒压充电模式

当电池电压等于恒压电压阈值，芯片进入恒压充电模式，充电电流减小。

6. 充电截止

在恒压充电模式，芯片监控充电电流的大小，当充电电流小于 10%的恒流充电电流时，STAT 输出为高

阻表示电池充饱。

HM4041

7. 充电状态指示

 充电中–STAT 被拉低;

 充电完成 – STAT 为高阻，被外部上拉拉高

 充电异常 – STAT 高低交替;

在 VIN 和 STAT 之间连接 LED。 (1). LED 灯亮表示充电中。 (2) LED 灯灭表示充电完成。 (3).LED 闪

烁表示充电异常。

8. 温度保护

电池温度由 TS 引脚的电压测量得到，建议在 TS 引脚和地之间接一个 100nF 的瓷片电容。TS 的电压由

一个 NTC 电阻和外部的电阻分压器得到，芯片比较 TS 的电压，当电压处于 VLTF 和 VHTF 之间时，允许

充电。如果电池的温度超出这个区间，芯片停止充电，直到电池温度回到 VLTF 和 VHTF 之间。

BATTRT

ABSENT

NO_TS=0.9VIN

CHARGE

SUSPENDED

LTF=0.75VIN

LTF_HY=0.70VIN

VIN

HM4041

CHARGE

HTF_HY=0.33VIN

HTF=0.3VIN

RNTC

CHARGE

SUSPENDED

Shut down

AGND

Figure 6. TS 引脚温度检测阈值

9. 输入电压调节



SOP8-E 封装 :

为防止适配器超出负荷能力，当 V_IN电压小于 4.3V 时，充电电流将会减小，使 V_IN可以钳位在 4.3V 的电

压。



QFN16 封装:

输入自适应电压可以通过在 V_IN的电阻分压来设置，V_SEN的调节阈值为 1.1V，当 V_IN下降导致 V_SEN电压下

降到阈值时，自适应环路将会把电压调节在设计值。

VIN

R_up

HM4041

VSEN

R_down

VSEꢅ × (ꢆ_DOWN+ ꢆ_UP

ꢆ_DOWN

)

ꢄNT

HM4041

10. 电池均衡 (QFN16)

当电池电压超过 8V，电池均衡线路启动，检测两节电池的电压。如其中一节电池电压超过另外一节电

池电压 80mV，电池均衡线路增加电压较小的电池的充电电流或者减小电压较大的电池的充电电流，从而让

两节电池的电压最终达到均衡。

应用信息

HM4041 的高度集成让应用外围线路相当简易，用户只需要根据应用情况配置输入电容、输出电容和

电感。

输入电容 CIN:

输入电容的电流纹波超过

_ꢄN∗ (V_out− V )

ꢄN

I_{CꢄN_RMꢇ}

2 3 ∗ L ∗ F_ꢇW∗ V_out

√

建议使用超过 4.7uF 的瓷片电容处理这个电流纹波。

输出电容 COUT :

输出电容用来处理输出的电压纹波需求，该电压纹波和输出电容的容值和等效串联电阻（ESR）相关。

建议使用 X5R 或者更高等级的低等效串联电阻来达到比较好的效果。输出电容的耐压值需高于输出电压的

最大值。最小的输出电容值可以计算如下：

Iꢈꢈ

ꢈ_out

F_ꢇW× V_out× V_RꢄPPꢉꢊ

其中，V_RIPPLE是输出纹波波峰，ICC 是设定的充电电流。HM4041 的输出电容是 CBD 和 CBAT 的并

联，建议使用两个超过 10uF 的电容以抑制输出纹波。

电感 L:

在选择电感时需考虑以下参数：

1）选择电感值来设定电流纹波。建议把电流纹波设置在平均电流的 40%，电感值计算如下：

ꢍ

(

)

V_OUT− V

ꢄN

L = ꢋ

V_OUT

ꢌ ×

I_CC× F_ꢇW× 40%

其中，F_SW是开关频率， ICC 是设定的充电电流。不同的电流纹波对HM4041 影响很小，因此，最终

的电感值选择可以和计算值有所偏差。

2）电感的饱和电流必须比满负荷工作时的尖峰电流大。

ꢍ

( )

V_OUT− V

ꢄN

V_OUT

ꢄN

I_{ꢇAT_MꢄN}> ꢋ

ꢌ × I_CC+ ꢋ

V_OUT

ꢌ ×

ꢄN

2 × F_ꢇW× L

HM4041

Package Information (QFN4X4_16L)

HM4041

Package Information (SOP8-E)

HM4041Q [HMSEMI]

相关型号：

SI9130DB

SI9135LG-T1

SI9135LG-T1-E3

SI9135_11

SI9136_11

SI9130CG-T1-E3

SI9130LG-T1-E3

SI9130_11

SI9137

SI9137DB

SI9137LG

SI9122E