MCP73831 — линейная зарядная микросхема для одного Li-ion аккумулятора

MCP73831 — зарядная микросхема для одной Li-ion или литий-полимерной банки в корпусе SOT-23-5: внутри ключ, датчик тока и алгоритм «постоянный ток, затем постоянное напряжение». Снаружи нужны резистор тока, два конденсатора и светодиод. Разбираем по даташиту Microchip, что задаёт резистор PROG, как читать вывод STAT и почему на 500 мА корпус уходит в тепловое ограничение.

Обновлено 22 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Распиновка
Параметры
Как идёт заряд
Типовая схема
Функциональные аналоги

MCP73831 и MCP73832 (Microchip) — линейные зарядные контроллеры для одной литий-ионной или литий-полимерной банки. Внутри есть P-канальный ключ, датчик тока, защита от разряда аккумулятора обратно во вход и тепловое регулирование. Ток заряда задаётся одним резистором, напряжение окончания заряда зашито на заводе. Как заряжаются аккумуляторы и чем опасна ошибка в напряжении — в статье «Аккумуляторы и батарейки», сам алгоритм — в глоссарии: заряд CC-CV, линейное зарядное устройство.

Коротко

Питание — 3,75–6 В, предел 7,0 В; рекомендуемый вход — от VREG + 0,3 В до 6 В.
Напряжение заряда — 4,20 В (4,168–4,232 В) у исполнения -2, также 4,35, 4,40 и 4,50 В.
Ток заряда — 15–500 мА, IREG = 1000 / RPROG (мА, кОм).
Выход STAT — у MCP73831 три состояния, у MCP73832 открытый сток.
Корпуса — SOT-23-5 (θJA 230 °C/Вт) и DFN 2 × 3 мм с площадкой (76 °C/Вт).

Распиновка

У SOT-23-5 пять выводов, у DFN — восемь и теплоотводящая площадка. По табл. 3-1 даташита:

Вывод SOT-23-5	Вывод DFN	Обозначение	Назначение
1	5	STAT	выход состояния заряда для светодиода или микроконтроллера
2	6	VSS	общий провод, минус аккумулятора и источника
3	3, 4	VBAT	выход на плюс аккумулятора — сток внутреннего P-канального ключа
4	1, 2	VDD	вход питания
5	8	PROG	резистор тока заряда на VSS; без резистора заряд выключен
—	7	NC	не подключён
—	9 (EP)	EP	теплоотводящая площадка, соединяется с VSS

На корпусе SOT-23-5 вместо названия — четырёхзначный код: первые две буквы обозначают исполнение, две последние — код прослеживаемости. По разд. 7.1 даташита MCP73831-2ACI/OT (4,20 В, опции AC) маркируется KD, -2ATI — KE, -2DCI — KF, -3ACI — KG, -4ADI — KH, -5ACI — KJ; у MCP73832 — коды KK, KL, KM, KP, KQ, KR и LU. Код помогает отличить напряжение заряда 4,20 В от 4,35–4,50 В, которые для обычных банок не годятся.

Параметры

По таблицам DC и AC Characteristics при VDD от VREG + 1 В до 6 В; типовые значения — при 25 °C:

Параметр	Мин.	Тип.	Макс.
Напряжение питания VDD	3,75 В	—	6 В
Включение по питанию (UVLO, рост)	3,3 В	3,45 В	3,6 В
Выключение по питанию (UVLO, спад)	3,2 В	3,38 В	3,5 В
Напряжение заряда VREG, исполнение -2 (−5…+55 °C)	4,168 В	4,20 В	4,232 В
Ток заряда при RPROG = 10 кОм (−5…+55 °C)	90 мА	100 мА	110 мА
Ток заряда при RPROG = 2 кОм (не тестируется в производстве)	450 мА	505 мА	550 мА
Ток заряда при RPROG = 67 кОм	12,5 мА	14,5 мА	16,5 мА
Сопротивление ключа (VDD = 3,75 В, TJ = 105 °C)	—	350 мОм	—
Ток потребления при заряде	—	510 мкА	1500 мкА
Ток потребления, PROG не подключён	—	25 мкА	50 мкА
Ток разряда батареи при отключённом входе	—	0,25 мкА	2 мкА
Ток выхода STAT, втекающий / вытекающий	—	—	25 / 35 мА
Тепловое отключение кристалла	—	150 °C	—

Допуск напряжения ±0,75 % гарантирован при температуре от −5 до +55 °C, а ток по резистору — тоже в этом диапазоне. Полный диапазон окружающей температуры — от −40 до +85 °C.

Как идёт заряд

Этап	Когда	Ток	STAT (MCP73831)
Предзаряд	VBAT ниже 66,5 или 71,5 % от VREG	10 % от IREG или без предзаряда (20 и 40 % — только по заказу)	низкий
Постоянный ток	VBAT выше порога предзаряда	IREG по резистору PROG	низкий
Постоянное напряжение	VBAT достигло VREG	спадает	низкий
Заряд закончен	ток упал до 7,5 или 20 % от IREG (5 и 10 % — только по заказу)	нет	высокий
Повторный заряд	VBAT упало до 94 или 96,5 % от VREG	цикл заново	низкий

Пороги и доли выбираются буквами опций в обозначении. Стандартных исполнений четыре (Product Identification System даташита); остальные сочетания из таблиц DC Characteristics — предзаряд 20 и 40 %, окончание 5 и 10 % — Microchip делает только по запросу.

Опция	Предзаряд, % IREG	Порог предзаряда, % VREG	Окончание, % IREG	Повторный заряд, % VREG
AC	10	66,5	7,5	96,5
AD	10	66,5	7,5	94
AT	10	71,5	20	94
DC	без предзаряда	—	7,5	96,5

Самое ходовое исполнение — AC. Таймера заряда и входа для термистора у MCP73831 нет: если заряд холодной или горячей банки нужно запрещать, это делают снаружи — выключают заряд, отпуская вывод PROG.

Типовая схема

На вход VDD — конденсатор не меньше 4,7 мкФ, на выход VBAT — тоже не меньше 4,7 мкФ для устойчивости, когда аккумулятор отключён. Резистор PROG — от вывода 5 на общий провод, светодиод с резистором — от STAT к питанию или к общему проводу. Microchip отдельно требует ставить на вход TVS-диод, если источник подключается «на горячую» — по USB или от сетевого адаптера: индуктивность кабеля даёт выброс при подключении.

Рассеиваемая мощность — (Uвх − Uбат) · I. Худший случай даташит считает при переходе из предзаряда в постоянный ток: при входе 5,5 В, батарее 2,7 В и токе 550 мА — 1,54 Вт, и корпус SOT-23-5 неизбежно уходит в тепловое регулирование. Ток при этом снижается сам, микросхема не повреждается, но время заряда растёт. Ёмкость и время заряда для своего аккумулятора удобно прикинуть в калькуляторе заряда, а как выбирать ток для банки 18650 — в ответе «Каким током заряжать 18650».

Функциональные аналоги

Прямой замены с той же цоколёвкой Microchip не называет. Функционально похожи другие линейные зарядные микросхемы одной банки, например bq21040 (TI) — у неё ток задаётся резистором по формуле IOUT = 540 / RISET, есть вход термистора и таймеры заряда, — и распространённая TP4056. Корпуса, выводы, формулы тока и пороги у них свои, поэтому при замене меняют разводку и пересчитывают резистор по даташиту выбранной микросхемы. Другие микросхемы питания — в разделе «Управление питанием».

Частые вопросы

Какой резистор поставить на PROG для нужного тока?

По формуле Microchip IREG = 1000 / RPROG, где ток в миллиамперах, а сопротивление в килоомах: 2 кОм — 500 мА, 4,7 кОм — около 210 мА, 10 кОм — 100 мА. Допустимый диапазон резистора — от 2 до 67 кОм, то есть от 500 до примерно 15 мА. Точность самой микросхемы — ±10 %: при 10 кОм даташит гарантирует от 90 до 110 мА. Ток выбирают не больше 1C ёмкости аккумулятора — для банки на 500 мА·ч это 500 мА.

Почему MCP73831 не даёт обещанных 500 мА?

Срабатывает тепловое ограничение. Вся разница между входом и аккумулятором превращается в тепло: от 5 В на банку 3,7 В при 500 мА — около 0,65 Вт. Тепловое сопротивление корпуса SOT-23-5 по даташиту — 230 °C/Вт на стандартной плате, с большой площадью меди — около 130 °C/Вт, то есть нагрев от 85 до 150 °C над окружающей средой. Микросхема снижает ток, когда кристалл перегревается, и заряд просто идёт дольше. Помогает медный полигон под выводами, корпус DFN 2 × 3 мм с θJA 76 °C/Вт или меньший ток.

Что показывает вывод STAT?

У MCP73831 у вывода три состояния: низкий уровень — идёт заряд (предзаряд, постоянный ток или постоянное напряжение), высокий — заряд закончен, высокое сопротивление — нет входного питания или нет батареи. Поэтому к нему можно подключить два светодиода: один к плюсу, другой к минусу. У MCP73832 выход с открытым стоком: низкий уровень во время заряда и высокое сопротивление в остальных случаях.

Можно ли питать нагрузку, пока аккумулятор заряжается?

Можно, но микросхема видит ток нагрузки как ток заряда. Заряд закончится, когда суммарный ток упадёт ниже порога окончания — 7,5 % от тока заряда у самых распространённых исполнений AC, — и если нагрузка потребляет больше, заряд не завершится никогда. Для устройств, которые работают во время зарядки, нагрузку подключают через схему разделения питания.

Чем MCP73831 отличается от TP4056?

Обе — линейные зарядные микросхемы одной Li-ion банки с током, заданным резистором, но это разные приборы с разной цоколёвкой, корпусом, формулой резистора и пределом тока. MCP73831 — до 500 мА в SOT-23-5 с допусками, которые Microchip указывает в даташите. Параметры TP4056 берут из документации её производителя и не переносят с MCP73831: резистор, рассчитанный для одной микросхемы, на другой даст другой ток.

Источники

Microchip. MCP73831/2 Miniature Single-Cell, Fully Integrated Li-Ion, Li-Polymer Charge Management Controllers (DS20001984H) — Features (с. 1) — 15–500 мА, исполнения 4,20/4,35/4,40/4,50 В, корпуса SOT-23-5 и DFN 2 × 3 мм; Absolute Maximum Ratings и DC Characteristics (с. 3–5) — VDD до 7,0 В, рабочее 3,75–6 В, токи потребления, UVLO 3,3–3,6 и 3,2–3,5 В, VREG 4,168–4,232 В, IREG по PROG 2, 10 и 67 кОм, доли предзаряда, окончания и повторного заряда, 350 мОм, обратный ток батареи, выход STAT, RPROG 2–67 кОм, тепловое отключение 150 °C; Temperature Specifications — θJA 230 и 76 °C/Вт; разд. 3 (табл. 3-1) — выводы; разд. 4 — UVLO, обнаружение батареи, алгоритм рис. 4-1; разд. 5.1.2 — IREG = 1000 / RPROG; табл. 5-1 — состояния STAT; разд. 6.1 — выбор тока 1C, защита входа TVS, расчёт мощности 1,54 Вт, конденсаторы 4,7 мкФ; Product Identification System — опции AC, AD, AT, DC
Texas Instruments. bq21040 0.8-A, Single-Input, Single Cell Li-Ion and Li-Pol Battery Charger (SLUSCE2D, revised January 2019) — для сравнения: ток задаётся резистором ISET (IOUT = 540 / RISET), вход термистора TS, таймеры заряда

Нашли ошибку?