凌扬微优势代理 LY3508 4.2V/1A充电/1.6A驱动 全桥马达驱动控制芯片 ESOP8 技术解析

在电动牙刷、智能垃圾桶等单节锂电池供电的马达类产品中需要一款集成锂电池充电管理和全桥马达驱动的芯片以实现电机正反转、刹车控制并简化外围电路设计。LY3508是一款集成了锂电池充电管理模块、全桥马达驱动模块、续流二极管和逻辑控制的全集成电机驱动控制芯片采用ESOP8封装。其充电电流可通过外部电阻设定最大1A内置全桥MOSFET可提供持续1.6A、峰值2.5A的马达驱动电流。芯片支持正转、反转、刹车和待机四种工作模式内置续流二极管和死区时间100ns并集成了充电指示红灯/绿灯、温度保护、C/10充电终止等功能。本解析将基于完整数据手册系统阐述LY3508的核心特性、参数设置及工程化设计要点。一、芯片核心定位LY3508是一款面向单节锂电池供电的马达控制应用的高度集成芯片其核心价值在于高度集成单芯片集成锂电池充电管理、全桥马达驱动含续流二极管、逻辑控制和保护电路外围元件极少可调充电电流通过ISET引脚外接电阻可设定充电电流最大1A公式 RISET (kΩ) 1000 / IBAT (A)强大的全桥驱动内置全桥MOSFET持续输出电流1.6A峰值2.5A导通电阻0.4Ω典型支持正转、反转、刹车和待机控制内置续流二极管无需外部二极管简化设计降低BOM成本完善的充电管理支持涓流、恒流、恒压充电充电红灯亮充满绿灯亮C/10充电终止涓流充电阈值2.8V再充电迟滞150mV低待机功耗待机电流小于1μA延长电池存储寿命保护功能集成充电温度调节120°C、放电过温保护150°C恢复130°C、VIN欠压保护ESOP8封装底部散热焊盘增强散热适合大电流应用。二、关键电气参数详解电源输入VIN输入电源电压 VIN推荐4.5V至6V绝对最大耐压7V。VIN欠压保护阈值 VUV上升阈值典型3.75V范围3.55-3.95V迟滞约0.25V。充电部分输出浮充电压 VFLOAT典型4.2V0-85°C范围。恒流充电电流 IC由RISET电阻设定典型公式 RISET (kΩ) 1000 / IBAT (A)。例如IBAT1A时RISET1kΩIBAT0.5A时RISET2kΩ。涓流充电电流 ITRIKL典型为恒流充电电流的0.1倍例如1A对应100mA。涓流充电阈值电压 VTRIKL典型2.8VVBAT上升电池电压低于此值时进入涓流模式。涓流充电迟滞电压 VTRHYS典型100-200mV。C/10终止电流阈值 ITERM典型为恒流充电电流的0.1倍例如1A对应100mA。再充电迟滞电压 ΔVRECHRG典型150mV即电池电压降至4.05V4.2-0.15时重新启动充电。充电恒温模式结温 TLIM典型120°C充电时芯片温度超过此值会自动减小充电电流。ISET引脚电压恒流模式下典型1.0V涓流模式下0.1V。放电部分全桥驱动导通电阻 RON对角PMOSNMOS典型0.4ΩIO±100mA时影响驱动损耗。马达持续驱动电流1.6A峰值电流2.5A。死区时间典型100ns防止上下管直通。输入逻辑电平IN1, IN2高电平 VIN最小2.3V兼容3.3V/5V逻辑。低电平 VIN-最大0.5V。输入下拉电阻 RPDN典型150kΩ。开关时间特性10Ω负载接地开通延时 td_on典型90ns。关断延时 td_off典型70ns。另一相开通延时 td_on_br典型360ns用于防止直通。另一相关断延时 td_off_br典型70ns。输出电流上升时间 tr典型170ns。输出电流下降时间 tf典型40ns。过温保护放电过温保护点 TSD典型150°C恢复迟滞约20°C恢复温度约130°C。三、芯片架构与工作原理内部功能框图LY3508内部包含充电管理模块CC/CV、全桥马达驱动模块四个功率MOSFET含续流二极管、逻辑控制电路、保护电路过温、欠压和LED指示驱动。IN1/IN2控制H桥输出OUT1/OUT2接电机两端BAT接电池VIN接USB输入ISET设置充电电流LED接充电指示灯GND接地。充电管理当VIN接入时芯片自动对电池充电。充电电流由ISET电阻设定RISET 1000 / IBAT (kΩ)其中IBAT单位为A。充电过程分为三个阶段涓流充电若电池电压低于2.8V以0.1×IBAT电流预充电。恒流充电电池电压升至2.8V以上后以IBAT恒流充电。恒压充电当电池电压达到4.2V时进入恒压模式电流逐渐减小。当电流降至0.1×IBAT时充电终止C/10。智能再充电充电终止后若VIN仍存在芯片监测BAT电压。当电压降至4.05V以下时自动重新启动充电。全桥马达驱动与逻辑控制芯片通过IN1和IN2两个逻辑输入引脚控制H桥输出实现四种工作模式当IN10IN20时OUT1和OUT2均为高阻态电机待机滑行。当IN11IN20时OUT1为高电平OUT2为低电平电机正转。当IN10IN21时OUT1为低电平OUT2为高电平电机反转。当IN11IN21时OUT1和OUT2均为低电平电机刹车低侧导通快速制动。H桥内部集成了续流二极管用于在开关关断时提供电流续流路径吸收反向电动势。内置死区时间100ns确保同一半桥的上下管不会同时导通。VIN输入旁路电容注意事项若选用陶瓷电容由于其Q值较高在某些上电条件下可能产生较高的瞬态电压信号损坏芯片建议给输入陶瓷电容串联一个2Ω电阻以消除启动电压瞬态信号。电池端电容BAT对地的去耦电容有两个重要作用1吸收马达线圈释放的能量稳定电源电压防止过压击穿2在马达启动或快速正反转切换时提供瞬态大电流。电容应尽量靠近芯片走线短而宽。保护机制过温保护充电时若芯片温度超过120°C自动减小充电电流。放电时若芯片温度达到150°C关闭马达输出温度降至130°C时重新开启。VIN欠压保护当VIN电压低于欠压阈值约3.75V时关闭充电通路防止电池倒灌。四、应用设计要点充电电流设置ISET引脚根据所需充电电流IBATA计算ISET电阻RISET (kΩ) 1000 / IBAT (A)。例如1A充电电流对应1kΩ0.5A对应2kΩ。电阻精度建议1%。输入电容与串联电阻在VIN引脚与GND之间需放置1μF-10μF陶瓷电容并串联一个2Ω电阻靠近芯片引脚用于输入去耦和抑制启动瞬态。电池端电容在BAT引脚与GND之间需放置一个大容量电容如100μF电解电容或更大并并联0.1μF陶瓷电容以吸收反向电动势和提供瞬态电流。电容应尽量靠近芯片走线短而宽。LED指示灯LED引脚需串联限流电阻如1kΩ和双色LED红/绿共阴极或共阳极到地。充电时红灯亮充满后红灯灭绿灯亮。电机连接电机两端分别接OUT1和OUT2。芯片内部已集成续流二极管无需外部添加。输入控制IN1和IN2可直接连接MCU的GPIO引脚。芯片内部有150kΩ下拉电阻确保输入悬空时为低电平。逻辑高电平需大于2.3V兼容3.3V/5V系统。PCB布局要点功率回路电机、芯片OUT1/OUT2、BAT电容、GND构成的回路应尽量短宽。电容位置BAT电容、VIN电容紧靠芯片引脚。地线处理GND引脚和底部散热焊盘应直接连接到地平面使用大面积覆铜增强散热。散热设计ESOP8封装底部有散热焊盘必须焊接至PCB地平面并通过过孔连接至内层或底层地铜箔。五、典型应用场景电动牙刷通过MCU控制IN1/IN2实现电机正反转不同刷头运动模式和刹车1.6A驱动满足电机需求集成充电管理简化电路。智能垃圾桶驱动桶盖开合需要正反转和刹车1A充电为电池补充电量。单节锂电池供电的马达驱动任何需要H桥控制的小功率电机应用如小风扇、玩具等。六、调试与故障处理电机不转或输出异常检查电源电压VIN是否在4.5V-6V范围内且高于欠压阈值。检查电池电压是否高于2.8V启动条件。检查输入逻辑电平是否符合真值表IN1/IN2高电平2.3V低电平0.5V。检查电机连接是否正确OUT1和OUT2是否分别接在电机两端。检查是否触发过温保护芯片发热严重时自动关断。无法充电或充电异常检查VIN电压是否在4.5V-6V范围内。检查ISET电阻是否焊接正确阻值是否符合充电电流要求。检查电池电压是否低于4.2V若高于则不会充电。检查BAT电容是否足够大且接近芯片。LED指示异常检查LED限流电阻和LED极性是否正确。充电时红灯应亮充满转绿灯。芯片发热严重计算实际驱动电流和导通损耗改善散热加大铜箔、增加过孔。1.6A持续电流下功耗约1W0.4Ω×1.6²1.024WESOP8良好散热条件下可承受。七、设计验证要点充电功能验证用可调电源模拟电池测试涓流、恒流、恒压各阶段电流和电压再充电阈值应为4.05V。充电电流验证测量实际充电电流与设定值1000/RISET对比误差应在±10%以内。逻辑功能验证测试IN1/IN2四种组合下的输出状态OUT1/OUT2与真值表对照。死区时间验证用示波器观察同一桥臂上下管驱动信号死区时间应约100ns。过温保护验证使芯片在大电流下工作监测温度当接近150°C时应自动关断输出冷却后恢复。待机电流验证无充电、IN1IN20时测量BAT端电流应小于1μA。八、总结LY3508是一款高度集成的充电全桥驱动芯片以可调充电电流最大1A、1.6A持续驱动能力、内置续流二极管和全桥逻辑控制为核心优势。其ESOP8封装和内置保护功能使其适用于电动牙刷、智能垃圾桶等需要正反转控制的便携式马达产品。成功应用的关键在于正确设置ISET电阻以得到所需充电电流注意电池端大容量电容的布局以吸收反向电动势和提供瞬态电流并确保ESOP8散热焊盘良好接地。文档出处本文基于LYMICRO LY3508芯片数据手册Rev1.0整理编写。具体设计、参数计算及元件选型请务必以官方最新数据手册为准并特别关注充电电流设置、电池端电容布局及散热设计。