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移动电源单芯片解决方案 RH7020
规格书
Revision 1.0 2013-03-07
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目
录
1. 简介 ...................................................................................................................................... 3 ?? 2. 特性 ...................................................................................................................................... 4 ?? 3. 功能 框图 ................................................................................................................................ 5 ?? 4. 典型 应用 ................................................................................................................................ 6 ?? 5. 引脚 示意 图 ............................................................................................................................ 7 ?? 6. 电气 特性 ................................................................................................................................ 8 ?? 6.1 ?? 最大绝对 额 定值 ............................................................................................................. 8 ?? 6.2 ?? AC/DC特性 .................................................................................................................... 8 ?? 7. 功能 介绍 .............................................................................................................................. 10 ?? 8. 封装 信息 （ESOP16） .......................................................................................................... 15??
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1.简介
RH7020是一款专用 于 移动电源 管 理的IC，对 于移动电 源 所需功能 及 特性，RH7020已有效集 成，使整 体解决方 案 更安全、 高 效、智能 、 低耗，系 统 成本更低 。
RH7020集成线性充 电 功能，可 用 于对单芯 或 多芯并联 锂 电池充电 。IC提供一路 异步升压 输 出，内置 功率NMOS，可提供5V/1A输出， 效 率最高可 达90%。 IC提供 4路LED指示 灯控制， 可 有效显示 电 量、 充电过程 等 。IC提供1路 LED手电筒 ，可支持 高 达60mA电 流 驱动能力 。 RH7020充电部分采 用 防倒充PMOS，外部 不 需要隔离 二 极管。充 电 电流可通 过 外围电阻 设 定，最大 充电电流1A。IC内部集 成充电热 调 整控制，可 有效控制 芯 片温度在 安 全范围内。IC采用CC/CV模式充 电。IC充电 结束后 ，如 果输入电 源 仍存在 ，IC将一直工 作 在低功耗 检 测状态 ，当 检测到电 池 电压低于 4.05V，IC将自动重 新 充电。 RH7020充电优先。如 果充电与 负 载都有接 入 的情况下 ，RH7020将工作在充电 模 式，此时 负 载端没有 输出，必 需 移除充电 电 源，IC才 能 进入放电 输 出模式。
RH7020采用开关频 率 为1MHz的异 步升压输 出 ，可有 效减 小外围元 件 尺寸。输出 电压可通 过 外围电阻 改变，通常 建议输出 电 压不超过5.3V。IC采 用 电流控制 模 式，可快 速 应对负载 状 态的改变 ，使输出电 压保持稳 定 。IC内置0.3Ω功率NMOS，可有效 降低导通 损 耗，提升输 出效率。5V/1A输出能 力 ，将满 足大部分 移 动电源需 求 。当负载充 ，放电 电流低于15mA左右 时，IC输出关 闭 ，如果负载 仍存在 ， IC将处于 低 功耗工作 状 态，如果 负 载移开， IC将进入待 机 状态。 RH7020采用智能待 机 模式，待机 电流10uA左 右。当 充电 电源接入 时 ，IC自 动进 入充电模 式 。当充电 电源移开 时 ，IC自动 进 入待机模 式 。在待机 模 式下，如 果 负载接入 ，IC将自动进 入放电模 式 。当负载 移开时， IC将自动进 入 待机模式 。 RH7020提供输出重 载 、输出短 路 、输出过 压 、电池欠 压 、电池限 流 、充/放电过 热、输入 欠 压等多种 保护，有 效 保护内部 电 池、控制 电 路及负载 。
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2.特性
?? 线性充电功能 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 最大1A可 编 程充电电 流 内置防倒 充 PMOS CC/CV充电 ，2.9V涓流充电 热调整自 动 调节充电 电 流 预设充电 电 压精度达±1% 自动再启 动 输入端插 入 ，自动复 位 、充电 充电优先
升压输出 内置2A功 率 NMOS，可 提供5V/1A输出 输出电压 可 设定(Max. 5.5V) 1MHz固定开 关频率 专利技术 的 负载智能 检 测，负载 检 测电流阈 值 可设定 输出过压 、 输出重载 、 输出短路 、 电池低压 、 过温保护 1.5ms软启 动 关闭时， 电 池与负载 断 开
LED指 示 4颗LED电量 指示，最 大 输出电流10mA， IC内部 采用BAT供 电 当充电电 源 接入时 ，LEDx将一直 按 充电指示 方 式工作 ，达 到电量的LED将常亮，本级的LED 将0.5Hz闪 烁，下一 级 的LED常灭 待机及放 电 时，单击 按 键，显示 电 量，4S后 自 动关闭 负载接入 时 ，自动电 量 显示，4S后 自动关闭 在待机状 态 下，如果 电 池电压低 于3.0V时 ，单击 KEY键，LED1 1Hz闪烁，4S后进 入 待机状 态 在输出接 负 载情况下，电池电压 低 于3.4V时，LED1将开始0.5Hz闪烁，一直持续 提 示。当电 池电压低 于3.0V时 ，放电 电路关闭 并 锁定，LED1 1Hz闪烁4S后关闭， 放 电电路需 要 充电复 位才可以 重 新工作。 ?? ?? 输出短路 /过 压保护时 ，LED1~4同时 1Hz闪烁，4S后关闭 充电异常 时 ，LED1~4同时1Hz闪烁并维持 ， 直到异常 解 除或电源 移 除
??
LED照 明 ?? ?? ?? ?? 提供一路 最 大60mA输 出 ，IC内部 由 BAT供电 KEY键双击(1S内按下 两 次)控制TORCH开或关 在TORCH开启常亮时 ， 长按KEY键(>2S)，TORCH变为1Hz闪烁 当电池电 压 低于3.0V时 ，TORCH处于关闭状 态
??
按键控制
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?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 单击KEY键 ，LED1~4根据工作 状 态，做相 应 的显示 双击KEY键 ，TORCH开或关 长按KEY键 ，TORCH在常亮与闪 烁 之间切换
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KEY键1S内 按下一次 为 单击，1S内 按下两次 为 双击，按 下>2S为长按
其它 待机电流10uA(Typ.) ESOP16封 装
3.功能框图
图 1 功能框 图
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4.典型应用
图 2 典型应 用图
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5.引脚示意图
图 3 引脚示 意图 表 1 引脚 描述 引脚名称 BAT VIN KEY LED1-LED4 TORCH NSD DET FB GND ICRG PGND SW I： CMOS 输入 I/O：CMOS 输 入/输出 ESOP16 1 2 3 4-7 8 9 10 11 12 13 14 15-16 I/O P P I OD OD O I I P I/O P O 电池 充电输入 端 外接开关 按 键 电 池 电 量 及 充 电 LED指 示 输 出 端 ， PMOS开 路 输 出 ， 最 大 输 出 电 流为10mA 手电筒照 明 输出，PMOS开漏输 出 ，最大输 出 电流为60mA 输出NMOS关闭控制 ， 同时可用 于 放电输出 状 态指示 输出侦测 ， 负载检测 电 流可通过 外 置电阻设 定 输出反馈 取 样 模拟地 充电电流 设 置端，外 接 电阻到GND 功率地 异步升压 电 路，开关 切 换 O： 推挽型CMOS输出 OD：PMOS开漏输出 P： 电源/地 功能描述
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6.电气特性
6.1 最大绝对额定值
表2 最大绝 对额定值 参数 All I/O to GND BAT引脚 电 流 SW引脚电流 封装功耗 结温 工作温度 I BAT I SW P Total TJ Topr -20 符号 最小值 -0.3 最大值 6.0 1.2 3.0 2 150 85 单位 V A A W ℃ ℃
6.2 AC/DC特性
(无特别指定 情况下 , T A =25℃，V IN =5V，V BAT =3.7V) 表3 AC/DC电气参数 参数 Linear Charger 输入电源电压 输入电源电流 预设充电电压 BAT引 脚 电流 涓流充电阈值电压 涓流充电滞回电压 涓流充电电流 VIN欠 压 锁 定 阈 值 电 压 VIN欠 压 锁 定 滞 回 电 压 VIN-VBAT闭 锁 阈 值 电 压 充电终止电流 CC转 CV电 压 阈 值 再充电阈值电压 常温模式结温 功 率 PMOS压 降 充电电流启动时间 再充电屏蔽时间 充电终止屏蔽时间 V IN I VIN V FLT I BAT V TKL V HYS
TKL
符号
测试条件
最小
典型
最大
单位
4.0 充电模式 待机模式 T A =0~85℃
R ICRG =910Ω ,V IN =5V, V BAT =4V
5.0 1.5 400
5.5
V mA uA
4.158
4.2 1000
4.242
V mA
BAT上升
2.8
2.9 100
3.0
V mV mA
I TKL V UVLO V HYS
UV
R ICRG =910Ω VIN上升 3.5
100 3.7 200 3.9
V mV mV mV mA V V ℃
V CB I TERM V TN V RCR T LIM V DRP T SST T BLK T BLK
RC TM
VIN上升 VIN下降 R ICRG =910Ω BAT上升 BAT下降
100 30 100 4.1 4.05 120
V BAT =4.0V I BAT =0至1000mA/500mA BAT下降 I BAT 下降至1/10以下
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0.6 20 2 2
V uS mS mS
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Boost Converter BAT工 作 电压 Boost工 作 电 流 BAT欠 压 锁定 阈 值 电 压 BAT欠 压 锁定 滞 回 电 压 开关频率 反馈电压 最大占空比 NMOS导 通 电 阻 NMOS限 流 SW漏 电 流 软启动时间 过压保护阈值 过压保护屏蔽时间 放电结束电流 LED Driver TORCH驱 动压 降 LED1~4驱 动 压 降 LED1~4闪 烁 频 率 V TR V LEDX f flash I LED =60mA I LED =10mA 充电过程 错误指示 LED1低 电 量 指 示 阈 值 LED1低 电 量 闪 烁 频 率 Other Control KEY键 单 击 判 断 时 间 KEY键 双 击 判 断 时 间 KEY键 长 按 时 间 KEY上 拉 电 流 负载侦测阈值电压 NSD上 拉 能 力 NSD下 拉 能 力 IC待 机 电 流 过温保护 T KEY T KEY T KEY I KEY V DET V DRP V DRP I STDB T THSD
H L S D L
V BAT I BAT V UV V HYS
AC BAT BAT
3.0 1.5 BAT下降 3.1 0.2 1.0 0.98 V FB =0V 1 92 0.3 2.6 关闭模式 ， V SW =5V 1.5 FB上升 FB上升 C OUT =47uF 1.15 100 15
4.5
V mA V V MHz
f SW V FB D MAX R ON I LIM I LK V OV T BLK
N
1.02
V % Ω A
SW
1
uA mS V uS mA
T SST
FB OV
I DCE
0.6 0.6 0.5 1 3.4 0.5
V V Hz Hz V Hz
V LV f fs
lv
BAT下降 BAT<3.4V
1 1 2 2 0.8 I SOURCE =10mA I SINK =10mA 10 150 0.1 0.1
S S S uA V V V uA ℃
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7.功能介绍
?? 线性充电
RH7020线性充电模 块 是专门为 单 芯或多芯 并 联锂电池 而 设计的线 性 充电电路 ， 利用芯片 内 部的功率 晶体管对 电 池进行恒 流 和恒压充 电 。充电电 流 可通过 ICRG脚设定， 最 大1A，不 需 要另加阻 流 二极管 和电流检 测 电阻。芯 片 内部的功 率 电路 在 芯片的结 温 超过120℃ 时自动降 低 充电电流 ， 这个功能 可以使用 户 最大限度 的 利用芯片 的 功率处理 能 力，不用 担 心芯片过 热 而损坏芯 片 或者外部 元 器件。 当输入电 压 大于电池 电 压时， IC进 入充电工 作 模式，智 能 检测充电 条 件满足，RH7020便开始 对电池 充电。 如果 电池电压 低 于2.8V， 电模块用1/10最大充电 电 流对电池 进 行预充电。 充 当电池电 压 超过2.9V 时，充电 模 块采用恒 流 模式对电 池 充电。当 电 池电压超 过4.1V电 压时， 充电电流 逐 渐减小，RH7020 进入恒压 充 电模式。当 充电电流 减 小到1/10最 大值时，充 电结束。当 电池电压 降 到4.05时，自动开始 新的充电 周 期。 芯片内部 的 高精度的 电 压基准源 ， 误差放大 器 和电阻分 压 网络确保 电 池端调制 电 压的精度 在 ±1%以 内，满 足了 锂电池要 求 。当输 入电 压掉电或 者 输入电压 低 于电池电 压 时，充 电模 块进入低 功 耗的 模式。 电池从2.4V开始充电 ， 到结束过 程 ，如下图 所 示。
图4 充电过 程
??
充电条件检测
IC进入充 电 模式需满 足 几个条件 ： 输入电压 高 于欠压锁 定 阈值电压 ； 输入电压 高 于电池电 压 至少 100mV；芯 片内部结 温<150℃。
??
预充电
充电条件 满 足，充电 模 块开始对 电 池充电时 ， 需检测电 池 电压，如 果 电池电压<2.8V，充电 模 块进入 预充电模 式 ，此时充 电 电流为 IC内 设最大充 电 电流的1/10。
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?? 恒流充电
如果电池 电 压>2.9V， 充电模块 进 入恒流充 电 模式，此 时 充电电流 为IC设定充电 电流。
??
恒压充电
当充电至 电 池电压>4.1V时，充 电 电流逐渐 减 小，充电 模 块进入恒 压 充电模式 。
??
充电终止
当电池电 压 达到4.2V， 且充电电 流 降至最大 值 的1/10 时 ， 充电循环 被 终止。 充电 电流被锁 断 ， RH7020 进入待机 模 式（注：C/10 终 止在涓 流充电和 热 限制模式 中 失效） 。
??
自动再启动
一旦充电 循 环被终止 ， RH7020立即采用一 个 具有2ms 滤 波时间（TBLK_RC）的 比较器来 对 电池电 压进行连 续 监控。当 电 池电压降 至4.05V（ 大致 对应于电 池 容量的80％ 至90％）以 下时，充 电 循环重 新开始 。这 确保了电 池 被维持在（ 或接近 ）一 个满充电 状 态，并 免除 进行周期 性 充电循环 启 动的需要 。
??
热限制
如果芯片 温 度升至约120℃以上 ，则 一个内部 热 反馈环路 将 减小充电 电 流，直 到150℃以上减 小 电流至 0。该功能 可 防止RH7020过热，并 允 许用户提 高 给定电路 板 功率处理 能 力的上限 而 没有损坏RH7020 的风险。
??
升压输出
RH7020提供一路异 步 升压输出 ， 集成功率NMOS，可提 供 5V/1A输出 ，效率最 高 可达90%。 RH7020 采用高达1MHz的开关频 率，可有 效 减小外部 元 件尺寸。 输 出可智能 负 载检测， 当 有负载接 入 时，由 待机状态 自 动切换到 工 作状态。 RH7020在输出5V/1A的情况下 ， 电池电压 从4.2V降 低到3.3V过程中 ， 输出电压 基 本保持稳 定 。在较 低电池电 压 情况下， 输 出电压会 降 低3%左 右。
图5 BAT vs Vout 针对5V/1A和5V/0.5A输 出情况 ，在 不同电池 电 压下，升压 转换效率 如 下图所示 ，效率最高 可 达91%左 右，最低 为74%左右 。
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图6 BAT vs 放电效率
??
智能负载检测
无负载接 入 时，输 出处 于关闭状 态 。RH7020提供可编程 的 侦测电流 。当负载接 入 后，RH7020会检测 到输出端 的 变化，并 反 馈给内部 控 制电路， 将 输出通道 开 启，输出 开 始工作。 同 时LED1~4根据电池 电压情况 ， 电量显示4S后自动关 闭 。 DET对GND的侦测电 阻 值将决定 有 效的负载 侦 测电流，可 通过0.8V/RDET关系计 算。考虑各 种应用情 况，建议 选 择DET侦测 电阻选择27kΩ。
??
输出断开
输出关闭 或 异常保护 时 ，都可 保 电池与输 出 端断开(除负 载检测电 流)。
??
软启动
输出有软 启 动控制 ，当 电路由关 闭 到开启状 态 时，软 启动 电路开始 工 作，功 率管 的电流逐 渐 增加的所 需最大值 ，软启动时 间 典型值为1.5mS。在 软启 动期间，升 压电路各 保 护功能将 被 屏蔽，避 免 在启动 过程中造 成 误动作。 当 异常保护 发 生时，输 出 关闭，待 输 出重新工 作 时，软启 动 电路会重 新 复位。
??
振荡器
RH7020内置1MHz振荡 器，振荡 频 率固定。
??
误差放大器
误差放大 器 反相输入 端 接内部1.0V参考电压，输出电压 可 根据下面 公 式设定，通 常输出电 压 建议设定 在5~5.3V。
??
电流取样
升压输出 采 用内置无 损 电流取样 ，取样的电 流 转换为电 压 信号，添加 到斜率补 偿 电路中 ，而 相加后的
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斜率补偿 信 号与误差 放 大器输出 做 比较，产 生 PWM控制信 号。
??
电流限制
升压输出 电 流限制已 内 部设定，典 型2.6A限流 。功率管限 流每个开 关 周期监测 ，当达到限 流 值时，本 次开关周 期 结束，功 率 管处于关 闭 状态。在 下 个周期开 始 时，功率 管 重新导通 开 始工作。
??
放电结束
当输出电 流 低于15mA左 右时， IC开 始16S延 时 判断，如 果16S内输出 电 流持续低 于15mA，输 出 关闭 并锁定， 此 时IC工作 在 低功耗状 态 ，直到负 载 移除， IC进 入待机状 态 。
??
负载移除检测
当IC侦测 到 负载移开 时 ，延时16S，将输出 关 闭，IC进 入 待机状态 。
??
输出短路保护
当输出发 生 短路，输 出 将关闭，LED1~4同时1Hz闪烁4S提 示。如果 短 路条件一 直 存在， IC将 一直保 持输出关 闭 。当短路 条 件移除后 ，IC自动进入 待机状态 。 负载接入 ，IC可正常进 入放电工 作 状态。
??
输出重载保护
当输出重 载 ，输出将 关 闭，LED1~4同时1Hz闪烁4S提示 。 如果负载 一 直存在， IC将一直保 持 输出关 闭。当负 载 移除后， IC自动进入 待 机状态。 负 载接入， IC可正常进 入 放电工作 状 态。 在电池电 压4.2V时 ，输出 电流达到2A左右，判断 为重载保 护 ；在电池电 压3.3V时，输出电流 达 到1.2A 左右，判 断 为重载保 护 。
??
输出过压保护
当异常造 成 输出电压 比 设定值高15%左右时 ，输出关闭 ，延时4S，重 新侦测负 载 是否存在 。如果负载 存在， IC将 进入放电 工 作模式。 如 果负载不 存 在，IC进 入 待机状态 。
??
电池低压保护
当电池电 压 低于3.4V时 ， LED1开始 0.5Hz闪烁 指示。 电 池电压低 于3.1V时 ， 当 IC将 升压输出 部 分关闭 ， 同时LED1以 1Hz频率闪烁指示，4秒 后，IC进 入 待机状态 ， 负载检测 无 效。 此时，即 使 有负载接 入 ，IC升压 输 出不会工 作 ，必须利 用 充电复位 才 可以 输 出。 在低电量 、 输出锁定 状 态下，单 击 KEY键，LED1仍按低电 量指示工 作 。此时手 电 筒功能无 效 ，以避 免电池过 度 放电。
??
过温保护
IC在输出 过 程中，如 果 结温大于150℃，输出 将 关闭，延 时4S，IC复 位 重新开始 工 作。
??
KEY键功能
KEY键1S内 按一次为 单 击，按两 次 或以上为 双 击，按下 时 间大于2S为 长按。在 放 电、待机 、 手电筒 开启状态 下 ，只要单 击 KEY键，LED1~4就会根据对应状 态 ，做相应 的 电量指示 ，4秒钟后自 动 关闭。 KEY键双击 时，手电 筒 将打开并 维 持，再次 双 击，手电 筒 将关闭。在 手电筒常 亮 状态下，长 按KEY键， 手电变为1Hz闪烁，再长 按KEY键， 手电又变 为 常亮。KEY键长按功 能 ，只有在 手 电开启状 态 下才有 效。
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?? LED手电筒功能
TORCH由BAT供电，可 为LED提供 最大60mA电 流。当KEY键双击时，TORCH开或关。如果手 电筒处 于开启状 态 ，当电池 电 压低于3.4V时，LED1 将一直0.5Hz闪烁提示。 当电池电 压 低于3.1V时 ，手电 筒关闭 ，LED1 1Hz闪烁 4秒钟提示 后 关闭。在任 何状态下 ，只要电池 电 压低于3.1V，手电 筒都 将处于 关闭状态 。 手电筒由 常 亮和1Hz闪烁两种状 态 ，在手 电筒 开启时 ，长 按KEY键可 实现常亮 和 闪烁两种 状 态的转换 。
??
LED指示灯
LED 指示灯状态显示 内置电池电压 V BAT <3.4V 3.4V≤ V BAT <3.8V LED1 0.5Hz闪 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮
0.5Hz闪 4秒
表 4
工作模式
LED2 灭 0.5Hz闪 亮 亮 亮 亮 亮 亮 灭 灭
LED3 灭 灭 0.5Hz闪 亮 亮 亮 亮 灭 灭 灭
LED4 灭 灭 灭 0.5Hz闪 亮 亮 灭 灭 灭 灭
充电模式
3.8V≤ V BAT <4.0V 4.0V≤ V BAT <4.2V 4.2V≤ V BAT 4.0V≤ V BAT
单击 电量显示
3.8V≤ V BAT <4.0V 3.4V≤ V BAT <3.8V 3.0V≤ V BAT <3.4V V BAT <3.0V
1Hz闪4秒
放电模式 手电模式
3.4V≤ V BAT 3.0V≤ V BAT <3.4V V BAT <3.0V 0.5Hz闪 1Hz闪4秒
KEY键单击 ，电量显 示 灭 灭 灭 灭 灭 灭
LED1~4由BAT供电，可 为LED提供 最大10mA电 流，作为电 量指示及 异 常提示使 用 。当插入充 电电源 时，LED1~4根据电池 电 压情况一 直 指示。达 到 对应电压 值 的LED常亮 ，本级LED 0.5Hz闪烁，下一级 LED灭。 当负载接 入 时，LED1~4自动电量 显 示，达到 对 应电压的LED常亮，没 有达到的LED关闭，4秒 钟后， 指示关闭 。 在待机或 放 电过程中 ， 只要按下 KEY键，LED1~4会以电量 显示模式 指 示，达到 对 应电压 的LED常亮 ，没有达 到 的LED关闭 ，4秒钟后 ， 指示关闭 。 在充电过 程 中，如果 发 生异常， 无 法充电时 ，LED1~4同时 1Hz闪烁，直到异常 状 态解除或 拔 掉充电 电源。在 放 电过程中 ，如果发生 短 路保护、过 温保护、过 压保护、负 载移开，LED1~4同时1Hz闪烁， 4秒钟后，LED1~4关闭 。 在待机状 态 下，如果 电 池电压低 于3.4V， 单击 KEY键 ，LED1将0.5Hz闪 烁4秒钟后 关 闭；如果 电 池电 压低于3.1V，单击KEY键，LED1 1Hz闪烁4秒钟关闭。 在放电或 手 电筒工作 过 程中，如果 电池电压 低 于3.4V，LED1将持续0.5Hz闪烁提示。当电池 电压低于 3.1V时 ，输 出或手电 筒 关闭，LED1 1Hz闪烁4秒钟后关 闭 。
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8.封装信息（ESOP16）
图 7 ESOP16 封装示意 图 表5 ESOP16 封装尺寸 尺 寸 (mm单 位 ) 最小值 9.8 0.356 3.85 5.84 1.35 0.61 0.54 0.10 典型值 1.27 0.302 5.00 最大值 10.00 0.456 3.95 6.24 1.55 0.71 0.64 0.25 符号 C4 D D1 D2 R1 R2 θ1 θ2 θ3 Θ4 尺 寸 (mm单 位 ) 最小值 0.40 0.15 典型值 0.203 1.05 0.20 0.20 8~12° 8~12° 0~12° 4~12° 最大值 0.70 0.25 -
符号 A A1 A2 A3 A4 A5 B C C1 C2 C3 注意：
规格如有 更 新，恕不 另 行通知。 请 在使用该 IC 前更新规 格 书至最新 版 本。
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