2024年9月1日发(作者：载安筠)

深圳市富满电子集团股份有限公司

SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD.

XPM6320

(文件编号：S&CIC1465)

20W快速充放电全集成电源管理芯片

1 特性

 高至5A开关模式降压充电

- 4A效率高至93%；5A效率高至91%

- 自适应5/9V输入，支持FreeCharge

TM

快速充电

 高至20W同步Boost升压放电

- 5V/3A效率高至93 %；9V/2A效率高至

92%

- 兼容QC3.0快充协议，支持5/9/12V输

出电压

 符合 USB Type-C™规范 1.2. 配置为

强供电DRP双角色， 支持Type-C

端口5V/3A充放电

 自适应匹配USB端口和充电器

- 全程电压范围自适应获取最大功率输入

- 自动检测USB SDP、CDP、DCP以及非

标准适配器

 待机/充电/升压三种模式自动切换

- 自动侦测充电设备插入拔出

- 自动侦测受电设备插入拔出

 自动识别受电设备，并配置D+/D-连接

- 支持苹果及三星设备

- 支持BC1.2协议DCP短接D+和D-

 Boost模式输出恒压恒流

 支持按键开关机

 待机模式功耗低至80μA

 4颗LED电量显示和LED照明灯

 快速放电状态指示灯

 500K开关频率，1.5μΗ电感

 高精度

- 充电电池饱和电压精度±0.5%

- 充电电流精度±2%

- 升压输出电压精度±2%

- 升压恒流电流精度±5%

100

95

VBAT=3.7V



高灵活度

- 电阻可配置充电限流值

- 电阻可配置放电限流值

- 电阻可配置电量显示阈值

- 电阻可配置电池内阻补偿，精确电量显示

- PIN脚可配置电池类型

- PIN脚可配置USB端口类型

- 支持I

2

C调压，可外扩各种快速充电协议

 高集成度

- 功率路径 （Power Path Management）

- 4路NMOSFET

- 内部环路补偿

 高可靠性和安全性

- 输入耐压高至18V

- 温度自平衡

- 过压、过流、过温保护

- ESD 4KV

 6.00 mm x 6.00 mm QFN-36 Package

2 应用

 高品质移动电源

 手机、平板等便携式设备

 行车记录

E

f

f

i

c

i

e

n

c

y

(

%

)

90

85

80

75

70

5V Output

VBAT=3.2V

L=1.5uH

0 0.5 1 1.5 2

9V Output

2.5 3 3.5

Output Current (A)

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XPM6320

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

3 概述

XPM6320是一款集成度高，性能卓越，应用灵活的电源管理芯片，适用于锂离子电

池和锂聚合物电池的充电管理和电源路径管理系统。XPM6320集成电流模同步充电模块

与升压模块，high-side/low-side开关采用20 导通电阻NMOS，从而实现非常高的转

换效率。该芯片还集成了bootstrap diode为high-side开关的驱动电路供电。同步整流控

制环路包含有输入电压、输入电流，输出电压、输出恒流、温度平衡等五个环路，从而

为XPM6320提供卓越的电源性能。

XPM6320可用外部电阻配置电池充电电流，最高可达5A。其中，4A充电效率高至

93%；5A充电效率高至91%。Boost模块输出功率最高可达20W，5V/3A效率可达93%，

9V/2A效率可达92%，12V/1.5A效率可达91%。Boost模块具有输出电流恒流的功能，

并可以通过外部电阻设置恒流值。

XPM6320内部集成了Quick Charge快充响应与快充请求协议，能够请求9V电压快

速充电，从而节省电池的充电时间；也能够响应外接设备的快充请求，为外接设备传输

更高的功率。XPM6320内部还集成了外接设备自动识别协议，能够自动识别苹果，三星

及其他安卓设备，为各种外接设备提供最优化的充电方案。

XPM6320可以通过外部电阻设置来补偿电池内阻，很好地解决了电池电量显示不准

的问题。也可以通过外部电阻来设置电池电量显示阈值，满足各种电池应用需求。支持

4颗LED显示电量，支持LED照明灯以及快速放电状态指示灯。

XPM6320支持双路USB-A端口或USB-A+C端口组合的应用。通过PIN脚可选择两种

应用，非常简单方便。支持

USB Type-C™规范 1.2，集成完整

协议，芯片配置为

强供电DRP双角色，支持USB Type-C端口5V/3A充电和放电。

XPM6320可通过PIN脚选择4.2V/4.35V电池充饱电压。

XPM6320能够在多种工作状态之间自动切换。当芯片处于待机模式时，功耗低至

80 ；当芯片侦测到有效的输入电源时，切换到充电模式，输入电源拨出后切换到待机

模式；当芯片侦测到外部设备时，切换到升压放电模式，外部设备拨出或充满电后切换

到待机模式。

XPM6320集成各种保护功能：欠压、过压、过流、过温等保护，能耐高至18V的电

压，具有良好的ESD防护性能，系统稳定可靠。

XPM6320仅需极少的外围元器件，为各种便携式设备提供高性能高集成度的解决方

案。

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4 应用电路

WLED

VBAT

SW

BOOT

FC

LED1LED2LED3LED4

VIN

DP

DM

DP

DM

USB-B

USB-A

DP

DM

XPM6320

VSYS

NTC

KEY

ISET

OLIM

AGNDVCC

VOUT

TCG

USB-C

VBUS

CC1

CC2

RBATSRBATCVBATSMODE

CC1

CC2

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5 引脚定义

R

B

A

T

C

R

B

A

T

S

A

G

N

D

L

E

D

1

L

E

D

2

L

E

D

3

L

E

D

4

3635343332313029

FC

NTC

ISET

1

2

3

OLIM

4

WLED

5

VBUS

6

VIN

KEY

7

8

XPM6320

VOUT9

D

M

28

27

MODE

26

CC2

25

CC1

24

TCG

23

VBATS

22

VBAT

21

VCC

20BOOT

19

18

NC

16

V

O

U

T

V

S

Y

S

V

S

Y

S

S

W

S

W

S

W

S

W

N

C

D

P

17

N

C

引脚

1

2

3

4

5

6

7

8

9,10

11,12

13,14,15,16

17,18,19

20

21

22

23

24

25,26

27

28,29

30,31,32,33

34

35

36

EPAD

名称

FC

NTC

ISET

OLIM

WLED

VBUS

VIN

KEY

VOUT

VSYS

SW

NC

BOOT

VCC

VBAT

VBATS

TCG

CC1/CC2

MODE

DM/DP

LED1~4

RBATC

RBATS

AGND

PGND

描述

升压放电模式工作时，快速放电状态指示

电池温度检测

设置充电电流

设置输出电流

LED照明灯驱动端口

USB Type-C接口VBUS引脚

输入电源端口

开机使能按键

输出电源端口

系统输出电压

DC-DC电感接入端

High-side功率管驱动电源

系统内部电源

电池电压检测端口

电池类型选择端口，悬空4.2V，接地4.35V

USB Type-C接口VBUS开关管控制端口

USB Type-C接口CC引脚

悬空配置为双USB-A接口，接地配置为USB-A+Type-C接口

USB的D-/D+接入端口，用于USB自动识别与快充检测

4颗LED灯驱动端口，用于电池电量显示

电池内阻补偿端口

设置电池电量显示阈值

系统模拟地

系统功率地

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6 规格参数

6.1 极限工作参数

(1)

参数

VIN

VOUT, VSYS

耐压（对PGND）

SW

AGND

其他

结温

存储温度

最小值

-0.3

-0.3

-0.3

-0.3

-0.3

-40

-65

最大值

18

18

18

0.3

6

150

150

单位

V

V

V

V

V

(1) 超出极限工作范围值可能会造成器件永久性损坏。长期工作在极限额定值下可能会影响器件的

可靠性。

6.2 ESD性能

符号

V

ESD

参数

人体放电模式 (HBM)

值

±4000

单位

V

6.3 推荐工作条件

参数

V

IN

I

OUT

V

BAT

I

BAT

L

C

OUT

T

A

输入电压

V

OUT

=5V

输出电流

电池电压

电池充电电流

电感

输出电容

工作环境温度

V

OUT

=9V

V

OUT

=12V

2.5

1.5

44

-40

最小值

4.3

典型值

3

2

1.5

2.2

66

最大值

10.8

4

2.3

1.7

4.8

5.2

3.3

85

V

A

µH

µF

A

单位

V

6.4 热阻值

符号

R

θJA

R

θJCtop

R

θJCbot

参数

结温和周围温度之间的热阻

(1)

结温和封装外壳表面温度之间的热阻

结温和封装外壳底部温度之间的热阻

值

26

29

2

/W

单位

(1) 4层PCB电路板,室温28 条件下测得。

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6.5 电气特性

没有特别注明情况下，以下参数为

， μΗ条件下测得。

Parameters

静态电流Quiescent Currents

待机模式电流

充电模式静态电流

升压模式静态电流

充电系统Battery Charger

VIN工作电压范围

电池充电饱和电压

电池回充电压阈值

电池回充迟滞电压

电池过压阈值

恒流充电范围

Symbol Condition

V

BAT

=3.2V

V

BAT

=3.7V

V

IN

=5V, No Battery

V

BAT

=3.7V, V

OUT

=5.1V

Min Typ

80

90

4.2

4.35

4.05

4.15

150

103%

2

3

4.1

10%

3

2.8

200

60

10%

24

4.65

8.2

120

Max Unit

I

BAT_STD

I

IN_CHG

I

BAT_BOOST

V

IN_RANGE

V

BAT_FULL

V

BAT_RECHG

V

BAT_OVP

I

CHG_RANGE

14

5

4.3

4.18

4.33

4.03

4.10

1.0

1.0

1.8

2.7

3.8

5%

2.9

2.7

5%

4.6

8.15

2.8

5.10

8.95

11.88

23

9

10.8

4.22

4.37

4.07

4.20

200

4.0

4.5

2.2

3.3

4.5

15%

3.1

2.9

15%

4.7

8.25

4.5

5.20

9.15

12.12

µA

mA

mA

V

V

V

V

V

mV

V

BAT

A

A

A

A

A

I

CHG

V

V

mV

Min

I

CHG

H

V

V

°C

V

V

VBATS悬空

VBATS接地

VBATS悬空

VBATS接地

V

BAT

=4.2V /4.35V

V

IN

=5V, R

ISET

=20k ~5.1k

V

IN

=9V, R

ISET

=20k ~5.1k

R

ISET

= 10k

R

ISET

=6.2k

R

ISET

=5.1k

涓流充电到恒流充电

恒流充电到涓流充电

V

IN

=5V

V

IN

=9V

V

BAT

=2.8V~4.5V, V

OUT

=5V

V

BAT

=2.8V~4.5V, V

OUT

=9V

V

BAT

=2.8V~4.5V, V

OUT

=12V

恒流充电电流

涓流充电电流

涓流充电电池电压阈值

涓流充电阈值迟滞电压

涓流充电截止时间

恒压充电截止电流

充电截止时间

充电自适应电压阈值

充电自适应温度阈值

升压系统Boost Mode

电池工作电压

VOUT电压范围

I

CHG

I

PRECHG

V

PRECHG

T

PRECHG

I

TERM

T

TERM

V

IN_TRACK

V

BAT

V

OUT

5.15

9.05

12

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电气特性（续）

没有特别注明情况下，以下参数为

， μΗ条件下测得。

Parameters

输出电流

Symbol

I

OUT

Condition

V

BAT

=3.7V,

R

OLIM

=5.1k

V

OUT

=5V

V

OUT

=9V

V

OUT

=12V

Min

2.8

1.8

1.3

2.5

Typ

3

2

1.5

100

120

2

70

130

200

10

2.8

3.2

500

20

20

100

2

2

4.8

5.5

135

20

Max

3.2

2.2

1.7

3.8

400

Unit

A

输出电压纹波

负载过流检测时间

过流恢复检测时间

轻载进入待机电流

轻载检测时间

低电池电压阈值

控制和电源路径系统

开关频率

VSYS到SW导通电阻

SW到PGND导通电阻

按键开机时间

按键关机时间

LED驱动电流

VCC输出电压

电池短路保护电流

过温保护阈值

过温保护迟滞

V

OUT

V

BAT_LOW

V

BAT

=3.7V, V

OUT

=5V,

C

OUT

=66µF

V

OUT

<2V

V

OUT

<2V

V

BAT

=2.8V~4.5V, V

OUT

=5V

注：订购产品时按照应用

需求选择合适档位

V

BAT

=2.8V~4.5V

V

BAT

下降过程

V

BAT

上升过程

mV

µs

s

mA

s

V

V

KHz

m

m

ms

s

mA

V

V

V

mA

°C

°C

F

SW

R

ON_HS

VGS=6V

R

ON_LS

I

LED

VCC

I

BAT_SHORT

VGS=6V

4颗LED显示灯

待机模式

V

IN

/ V

OUT

=5V

V

IN

=9V, V

OUT

=9/12V

V

IN

=5V/9V, 输入端电流

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7 功能描述

7.1 系统

XPM6320有三种工作状态：待机、充电、放电。电池接入时芯片默认进入待机模式；

当①芯片侦测到有效的输入电源，或者②Type-C接口锁定为UFP角色时，切换到充电

模式；当①输入电源拨出，或者②Type-C接口UFP失锁后，芯片由充电模式回到待机

模式。当①芯片侦测到受电设备插入，或者②Type-C接口锁定为DFP角色，或者③按

KEY键时，芯片由待机模式切换到升压放电模式；当①受电设备拨出或充满电，或者

②Type-C接口DFP失锁，或者③按KEY键时，芯片由放电模式回到待机模式。芯片设

定充电模式优先，当同时有输入电源和受电设备接入时，优先给电池充电。芯片的状态

转换图如下所示。

VIN有效||锁定为UFP

开

机

|

|

|

|

锁

定

负

载

插

入

为

D

F

P

Charge

Mode

Boost

Mode

长

按

关

机

|

|

电

池

|

|

V

O

U

T

轻

载

|

|

D

低

电

F

P

失

锁

效

|

|

锁

定

为

U

F

P

按

键

V

I

N

有

N

无

V

I

7.2 USB Type-C协议

XPM6320实现了USB Type-C™规范 1.2

的

完整协议。当MODE引脚下拉至地时，

XPM6320开启USB Type-C协议。USB Type-C系统由支持正反向连接的连接器和线缆构成。

由于这个特性，协议需要检测连接器方向和USB设备的角色。根据USB Type-C协议，

XPM6320通过CC引脚来完成插拔检测，方向识别，角色识别以及电流能力通讯。

XPM6320配置为角色（强供电DRP设备）。芯片上电后即开始周期性在DFP

和UFP之间切换角色。当配置为DFP角色时，芯片检测是否有UFP设备插入，一旦检

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|

|

效

P

失

U

F

锁

Sleep

Mode

图(1) XPM6320工作状态转换图

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测到UFP设备插入则锁定自身为DFP角色，同时提供5V/3A供电能力。当配置为UFP

角色时，芯片检测是否有DFP设备插入，如果检测到DFP设备插入，会强行切换自身为

DFP角色以确认对方是否为DRP设备。如果切换到DFP角色后检测到对方为UFP设备，

则锁定自身为DFP角色；如果切换为DFP角色后未检测到对方为UFP设备，则再次配

置为UFP角色，检测对方DFP设备是否插入，一旦检测到则锁定自身为UFP角色，最

大可接受5V/3A供电能力。

7.3 待机模式

XPM6320处于待机模式时，只有输入、输出和按键唤醒电路在工作，其功耗低至

80 ，大大增强电池的待机时间。当检测到输入电源大于4.3V且小于10.8V时，芯片

退出待机模式进入充电模式。当检测到受电设备插入且电池电压高于2.8V时，芯片退

出待机模式进入放电模式。当按下KEY键持续100ms，芯片会进入放电模式。

7.4 充电模式

XPM6320内置同步开关架构的锂电池充电管理系统。该系统由5套独立的控制环路

组成，如图2所示，通过采样输入电压、输入电流、电池电压、电池充电电流和芯片温

度共5个参数对功率开关管进行PWM调制，从而形成高性能的充电系统。开关充电系

统工作在500KHz频率，采用电流模控制，具有快速的响应速度，此外还有逐周期过流

过压保护功能。

电池充电过程分为三个阶段：涓流充电，恒流充电，恒压充电，如图3所示。当V

BAT

<3V时系统进行涓流充电，涓流充电电流为10%

I

CHG

。当3V<

V

BAT

<

V

BAT_FULL

是系统进行

恒流充电，充电电流为I

CHG

。当V

BAT

=

V

BAT_FULL

时系统进行恒压充电，直到充电电流小于

10% I

CHG

时结束充电。当电池充饱电后，由于系统自身的功耗一直存在，如果电池电压

V

BAT

下降到V

BAT_FULL

-150mV，则开始新的充电周期。

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V

IN

LDO

Charge

Pump

V

IN

V

IN

I

IN

V

BAT

V

BAT

Controller

LX

V

BAT

ISET

I

BAT

RISET

TEMP

PGND

图(2) XPM6320充电管理系统原理图

I

VBAT_FULL

ICC

10%ICC

TC

3V

CC

CV

T

图(3) XPM6320充电过程示意图

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7.3.1 设置恒流充电电流

XPM6320支持使用外部电阻R

ISET

配置恒流充电电流I

CHG

。当恒流充电电流I

CHG

改变

时，相应的涓流值和充电截止电流值也会跟随改变。I

CHG

是系统能够达到的最大恒流充

电电流值，它会匹配输入电源而改变，也会响应芯片温度而改变。

7.3.2 快速充电

XPM6320支持高功率快速充电，并且集成了快速充电请求协议，通过DP、DM端口

申请5V/9V

(1)

电压，自适应各类供电源，抽取供电源能够提供的最大功率对电池充电，

从而大大节省充电时间。

7.3.3 电池短路保护

当电池电压超过V

BAT_FULL

的103%时，关闭充电过程，并且在芯片内部对V

BAT

下拉一

个电流来保护电池。

7.3.4 温度自平衡与过温保护

XPM6320处于充电模式工作时，具有温度自平衡功能。当芯片内部结温到达120°C，

充电电流将会减小，保持结温在120°C以内。当结温超过135°C，将触发过温保护，停

止充电；当结温下降到120°C以内，系统再次进入充电模式。

7.3.5 电池温度保护功能(NTC)

XPM6320内置电池温度保护功能模块。该模块通过NTC电阻检测电池温度并保护电

池。如果电池温度在0°C ~50°C之间，系统会正常充电，否则系统不会对电池进行充电。

电池温度保护功能模块原理参见图(4)。负温度系数热敏电阻R

NTC

与R

1

、R

2

组成电池

温度检测网络。R

NTC

随着电池温度的升高而降低，V

NTC

相应会减小。模块内部设定：

1. 当电池温度为0°C时，对应V

NTC

(0°C)/ V

SYS

=0.2

2. 当电池温度为50°C时，对应V

NTC

(50°C) / V

SYS

=0.1。

于是有下列计算公式：

(1) 如需要支持12V输入电压快速充电，请咨询供应商。

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XPM6320

(文件编号：S&CIC1465)

20W快速充放电全集成电源管理芯片

以村田的热敏电阻NCP03WF104J05RL举例来说明其参数为：R

NTC

(25°C)=100K ，B

常数(25/85°C)=4311K。根据热敏电阻特性可得知R

NTC

(0°C)=375.6K ，R

NTC

(50°C)=32.7K 。

代入上述计算公式可得R

1

=179 K ，R

2

=51 K 。

V

SYS

R

1

低温阈值VTL

NTC_OUT

V

NTC

R

NTC

R

2

高温阈值VTH

图(4) 电池温度保护工作原理图

7.4 放电模式

XPM6320集成500KHz工作频率的同步开关升压转换系统，采用电流模控制环路，

具有快速的响应速度和低输出电压纹波特性。升压转换系统具有输出恒定电流的功能，

支持5V/9V/12V的输出电压，高至20W输出功率。系统集成了导通电阻20

m 的

High-side和Low-side NMOSFET，以及驱动High-side NMOSFET的Charge Pump电路，从

而实现高转换效率。在电池工作电压范围（3.2V<

V

BAT

<4.35V）内，系统输出5V/3A时，

能保持89%以上的转换效率。

7.4.1 Key键开关机

当按下KEY持续100ms释放后，系统软启动电路开始工作，进入DCDC升压放电模

式，同时开启LED电量显示功能。

当按下KEY持续2S后，系统关闭，进入待机模式。

7.4.2 恒定电流输出

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XPM6320

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

XPM6320的升压转换系统能够输出恒定电流。当输出电流I

OUT

未达到设定值时，输

出电压V

OUT

保持恒定；当输出电流I

OUT

达到设定值时，输出电流I

OUT

保持恒定，输出电

压V

OUT

下降。当输出电压V

OUT

下降到低于电池电压V

BAT

+100mV时，升压转换系统关闭，

V

OUT

被下拉到0；2S后升压转换系统会尝试重新启动。输出VI特性曲线如图(5)所示。

V

OUT

I

OUT_MAX

I

OUT

图(5) 升压转换系统的输出VI特性曲线图

7.4.3 设置恒流放电电流

XPM6320支持使用外部电阻R

OLIM

配置恒流放电电流I

OUT

。R

OLIM

与I

OUT

的对应关系请

参考电气特性描述。

7.4.4 快速放电

XPM6320能够智能识别受电设备类型，并支持多种快充响应协议，通过DP、DM端

口响应受电设备的快速充电请求。XPM6320在下列四种模式之间智能切换：

1. 给DP、DM加载2.7V，为苹果设备提供最大2.4A电流；

2. 给DP、DM加载1.2V，为三星设备提供最大2.1A电流；

3. 短接DP、DM，符合BC1.2协议，设定自身为DCP，为安卓设备提供最大所需电流；

4. 通过DP、DM握手成功后，为QC设备提供5-12V输出电压，高至20W输出功率。

QC协议握手成功后通过DP、DM的电压值来设定输出电压V

OUT

，表格如下：

DP

0.6V

3.3V

0.6V

0.6V

3.3V

DM

GND

0.6V

0.6V

3.3V

GND

V

OUT

电压值

5V

9V

12V

每档200mV微调

5V

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XPM6320

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

XPM6320仅有一组DP/DM端口，自动切换申请协议和响应协议。在握手成功后请

求电压的过程中，如果DP被下拉到GND，将强制退出QC快充模式，输出电压V

OUT

回

到默认值5V。

7.4.5 过温保护

当结温超过135°C，将触发过温保护，关闭升压转换系统；当结温下降到120°C以内，

系统再次开启升压转换系统。

7.5 LED电量显示

XPM6320内置电池电量计模块，支持4颗LED灯显示电池电量。在充电模式和放电

模式下，LED灯以不同的方式来显示电量和状态，详情参考下面表格。通过设置外部电

阻R

BATC

来补偿电池内阻，很好地解决了电池电量显示不准的问题。通过设置外部电阻

R

BATS

来调节电池电量显示阈值，满足各种电池应用需求。

电池电量C

C=100%

75% C

50 C 75%

25 C 50%

C 25%

C 15%

充电模式

LED2 LED3

ON ON

ON ON

ON Flash

Flash OFF

OFF OFF

OFF OFF

放电模式

LED1 LED2 LED3

Breathing

(1)

Breathing

Breathing

Breathing OFF

Breathing OFF OFF

Flash OFF OFF

LED1

ON

ON

ON

ON

Flash

Flash

LED4

ON

Flash

OFF

OFF

OFF

OFF

LED4

OFF

OFF

OFF

OFF

7.5.1 电池内阻补偿

XPM6320提供引脚R

BATC

，通过设置相应阻值对不同应用场景的电池内阻进行补偿，

从而能够在各种工作状态下精确显示电池电量。电池内阻R

BAT

与补偿电阻R

BATC

的计算

公式和对应关系如下：

电池内阻R

BAT

25 m

30 m

40 m

50 m

补偿电阻R

BATC

150 K

130 K

91 K

75 K

(1) XPM6320在放电模式下支持常亮和呼吸灯两种显示方式。

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XPM6320

(文件编号：S&CIC1465)

20W快速充放电全集成电源管理芯片

7.5.2 设置电量显示阈值

XPM6320提供引脚R

BATS

，通过设置不同的阻值对电池电量显示阈值进行调节，从而

满足各种类型电池的应用需求。R

BATS

与电池电量显示阈值电压的关系如下表：

R

BATS

∝

3.18

3.53

3.7

3.88

200K

3.2V

3.55V

3.72V

3.9V

100K

3.22V

3.57V

3.74V

3.92V

50K

3.25V

3.62V

3.8V

3.97V

电池电量C

C=5%

C=25%

C=50%

C=75%

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8 参考方案

R35

R34

DP

D1D2

D3D4

DM

SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD.

XPM6320

100K150K

A

G

N

D

L

E

D

1

L

E

D

2

L

E

D

3

L

E

D

4

D

M

D

P

VSYS

R2A

100K

R2B

18K

R3

R4

C4

5.6K

5.1K

47n

VBAT

R1

D5

1K

FC

1

R

B

A

T

C

R

B

A

T

S

363534333231302928

27

MODE

26

CC2

25

CC1

24

TCG

CC2

CC1

USB-A

VOUT

R10

100K

PMOS

3401L

VBAT

R6

D6

C21

1u

D7

200K

C6

47n

VBUS

CC1

CC2

USB-C

Q1

DP

DM

NTC

2

ISET

3

OLIM

4

WLED

5

VBUS

6

VIN

C7

22u

SW1

VOUT

KEY

7

8

1617

XPM6320

23

VBATS

22

VBAT

21

VCC

20BOOT

19NC

18

USB-B

DP

DM

VBUS

VOUT9

V

O

U

T

V

S

Y

S

V

S

Y

S

S

W

S

W

S

W

S

W

N

C

N

C

C20

EPAD

1u

C22A

22u

C22B

47n

VBAT

R9

200K

C13

C9DC9CC9BC9A

22u22u22u10u

C11

10u

3.3n

L11.5u

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XPM6320

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方案BOM表

序

号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

元件名称

IC

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电容

贴片电容

贴片电容

贴片电容

贴片电容

功率电感

贴片LED

型号&规格

QFN36 XPM6320

0603 1K/5%

0603 5.1K/1%

0603 5.6K/1%

0603 18K/5%

0603 100K/5%

0603 150K/5%

0603 200K/5%

0603 3.3nF/25V/10%

0603 47nF/25V/10%

0603 1uF/25V/10%

0805 10uF/25V/10%

0805 22uF /25V/10%

CD105 1.5uH

用量

1

1

1

1

1

3

1

1/2

1

1

2

3

5

1

5

1

1

1-2

1

1

1

1

U1

R1

R4

R3

R2B

位置

备注

根据应用需求选择对应阻值

根据应用需求选择对应阻值

根据电池内阻选择对应阻值

仅双USB-A口方案接入R6

DCR<8 ,饱和电流大于7A

2mA驱动电流

加上D6可提升效率

并联两个3401L可以提升效率

快充输出口

R2A, R10, R35

R34

R9, R6

C13

C4, C6, C22B

C20, C21

C9A, C11

C7, C9B, C9C, C9D,

C22A

L1

D1, D2, D3, D4, D5

D6(Optional)

D7(Optional)

Q1

W1

U2

U3

U4

肖特基二极管 SS12或SS13

稳压二极管

PMOS

按键

输入USB

输出USB

USB-C

6.2V稳压管

3401L

SMT 4*4*1.5

Micro USB 5S B型5.9

全贴

Type-C USB

PCB layout注意事项

1、芯片PIN 21脚电容C21 靠近芯片，且电容接地端到芯片EPAD回路尽量短；

2、芯片PIN 22脚电容C22B靠近芯片；

3、芯片PIN11与PIN12脚电容C11靠近芯片，且电容接地端到芯片EPAD回路尽量短；

4、AGND不与EPAD直接连接，而是通过过孔与整个PCB的GND 连通；

5、VIN输入的地线回路尽量短，即电容接地端到芯片EPAD回路短；

6、大电流回路（参考方案中黑色加粗走线）保证80mil以上；

7、尽量保证地平面完整。

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XPM6320

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

9 修订历史

规格书版本

V1.0

V1.1

V1.2

V1.3

修订时间

2017.2

2017.4

2017.8

2017.9

初始版本

应用参考方案中：

VCC到BOOT之间增加肖特基二极管D6；

VBAT增加电容C22B=0.1uF。

应用参考方案中，增加VCC输出稳压管D7。

应用参考方案中：

增加电容C4=47nF；

修改电容C6=47nF；

修改电容C22B=47nF。

产品按轻载关机电流值分成三个档位：70mA、130mA、

200mA。订购产品时按应用需求选择合适档位。

修改内容

V1.4 2018.1

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XPM6320

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10 封装尺寸

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2024年9月1日发(作者：载安筠)

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XPM6320

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

1 特性

 高至5A开关模式降压充电

- 4A效率高至93%；5A效率高至91%

- 自适应5/9V输入，支持FreeCharge

TM

快速充电

 高至20W同步Boost升压放电

- 5V/3A效率高至93 %；9V/2A效率高至

92%

- 兼容QC3.0快充协议，支持5/9/12V输

出电压

 符合 USB Type-C™规范 1.2. 配置为

强供电DRP双角色， 支持Type-C

端口5V/3A充放电

 自适应匹配USB端口和充电器

- 全程电压范围自适应获取最大功率输入

- 自动检测USB SDP、CDP、DCP以及非

标准适配器

 待机/充电/升压三种模式自动切换

- 自动侦测充电设备插入拔出

- 自动侦测受电设备插入拔出

 自动识别受电设备，并配置D+/D-连接

- 支持苹果及三星设备

- 支持BC1.2协议DCP短接D+和D-

 Boost模式输出恒压恒流

 支持按键开关机

 待机模式功耗低至80μA

 4颗LED电量显示和LED照明灯

 快速放电状态指示灯

 500K开关频率，1.5μΗ电感

 高精度

- 充电电池饱和电压精度±0.5%

- 充电电流精度±2%

- 升压输出电压精度±2%

- 升压恒流电流精度±5%

100

95

VBAT=3.7V



高灵活度

- 电阻可配置充电限流值

- 电阻可配置放电限流值

- 电阻可配置电量显示阈值

- 电阻可配置电池内阻补偿，精确电量显示

- PIN脚可配置电池类型

- PIN脚可配置USB端口类型

- 支持I

2

C调压，可外扩各种快速充电协议

 高集成度

- 功率路径 （Power Path Management）

- 4路NMOSFET

- 内部环路补偿

 高可靠性和安全性

- 输入耐压高至18V

- 温度自平衡

- 过压、过流、过温保护

- ESD 4KV

 6.00 mm x 6.00 mm QFN-36 Package

2 应用

 高品质移动电源

 手机、平板等便携式设备

 行车记录

E

f

f

i

c

i

e

n

c

y

(

%

)

90

85

80

75

70

5V Output

VBAT=3.2V

L=1.5uH

0 0.5 1 1.5 2

9V Output

2.5 3 3.5

Output Current (A)

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XPM6320

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

3 概述

XPM6320是一款集成度高，性能卓越，应用灵活的电源管理芯片，适用于锂离子电

池和锂聚合物电池的充电管理和电源路径管理系统。XPM6320集成电流模同步充电模块

与升压模块，high-side/low-side开关采用20 导通电阻NMOS，从而实现非常高的转

换效率。该芯片还集成了bootstrap diode为high-side开关的驱动电路供电。同步整流控

制环路包含有输入电压、输入电流，输出电压、输出恒流、温度平衡等五个环路，从而

为XPM6320提供卓越的电源性能。

XPM6320可用外部电阻配置电池充电电流，最高可达5A。其中，4A充电效率高至

93%；5A充电效率高至91%。Boost模块输出功率最高可达20W，5V/3A效率可达93%，

9V/2A效率可达92%，12V/1.5A效率可达91%。Boost模块具有输出电流恒流的功能，

并可以通过外部电阻设置恒流值。

XPM6320内部集成了Quick Charge快充响应与快充请求协议，能够请求9V电压快

速充电，从而节省电池的充电时间；也能够响应外接设备的快充请求，为外接设备传输

更高的功率。XPM6320内部还集成了外接设备自动识别协议，能够自动识别苹果，三星

及其他安卓设备，为各种外接设备提供最优化的充电方案。

XPM6320可以通过外部电阻设置来补偿电池内阻，很好地解决了电池电量显示不准

的问题。也可以通过外部电阻来设置电池电量显示阈值，满足各种电池应用需求。支持

4颗LED显示电量，支持LED照明灯以及快速放电状态指示灯。

XPM6320支持双路USB-A端口或USB-A+C端口组合的应用。通过PIN脚可选择两种

应用，非常简单方便。支持

USB Type-C™规范 1.2，集成完整

协议，芯片配置为

强供电DRP双角色，支持USB Type-C端口5V/3A充电和放电。

XPM6320可通过PIN脚选择4.2V/4.35V电池充饱电压。

XPM6320能够在多种工作状态之间自动切换。当芯片处于待机模式时，功耗低至

80 ；当芯片侦测到有效的输入电源时，切换到充电模式，输入电源拨出后切换到待机

模式；当芯片侦测到外部设备时，切换到升压放电模式，外部设备拨出或充满电后切换

到待机模式。

XPM6320集成各种保护功能：欠压、过压、过流、过温等保护，能耐高至18V的电

压，具有良好的ESD防护性能，系统稳定可靠。

XPM6320仅需极少的外围元器件，为各种便携式设备提供高性能高集成度的解决方

案。

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XPM6320

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

4 应用电路

WLED

VBAT

SW

BOOT

FC

LED1LED2LED3LED4

VIN

DP

DM

DP

DM

USB-B

USB-A

DP

DM

XPM6320

VSYS

NTC

KEY

ISET

OLIM

AGNDVCC

VOUT

TCG

USB-C

VBUS

CC1

CC2

RBATSRBATCVBATSMODE

CC1

CC2

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

5 引脚定义

R

B

A

T

C

R

B

A

T

S

A

G

N

D

L

E

D

1

L

E

D

2

L

E

D

3

L

E

D

4

3635343332313029

FC

NTC

ISET

1

2

3

OLIM

4

WLED

5

VBUS

6

VIN

KEY

7

8

XPM6320

VOUT9

D

M

28

27

MODE

26

CC2

25

CC1

24

TCG

23

VBATS

22

VBAT

21

VCC

20BOOT

19

18

NC

16

V

O

U

T

V

S

Y

S

V

S

Y

S

S

W

S

W

S

W

S

W

N

C

D

P

17

N

C

引脚

1

2

3

4

5

6

7

8

9,10

11,12

13,14,15,16

17,18,19

20

21

22

23

24

25,26

27

28,29

30,31,32,33

34

35

36

EPAD

名称

FC

NTC

ISET

OLIM

WLED

VBUS

VIN

KEY

VOUT

VSYS

SW

NC

BOOT

VCC

VBAT

VBATS

TCG

CC1/CC2

MODE

DM/DP

LED1~4

RBATC

RBATS

AGND

PGND

描述

升压放电模式工作时，快速放电状态指示

电池温度检测

设置充电电流

设置输出电流

LED照明灯驱动端口

USB Type-C接口VBUS引脚

输入电源端口

开机使能按键

输出电源端口

系统输出电压

DC-DC电感接入端

High-side功率管驱动电源

系统内部电源

电池电压检测端口

电池类型选择端口，悬空4.2V，接地4.35V

USB Type-C接口VBUS开关管控制端口

USB Type-C接口CC引脚

悬空配置为双USB-A接口，接地配置为USB-A+Type-C接口

USB的D-/D+接入端口，用于USB自动识别与快充检测

4颗LED灯驱动端口，用于电池电量显示

电池内阻补偿端口

设置电池电量显示阈值

系统模拟地

系统功率地

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6 规格参数

6.1 极限工作参数

(1)

参数

VIN

VOUT, VSYS

耐压（对PGND）

SW

AGND

其他

结温

存储温度

最小值

-0.3

-0.3

-0.3

-0.3

-0.3

-40

-65

最大值

18

18

18

0.3

6

150

150

单位

V

V

V

V

V

(1) 超出极限工作范围值可能会造成器件永久性损坏。长期工作在极限额定值下可能会影响器件的

可靠性。

6.2 ESD性能

符号

V

ESD

参数

人体放电模式 (HBM)

值

±4000

单位

V

6.3 推荐工作条件

参数

V

IN

I

OUT

V

BAT

I

BAT

L

C

OUT

T

A

输入电压

V

OUT

=5V

输出电流

电池电压

电池充电电流

电感

输出电容

工作环境温度

V

OUT

=9V

V

OUT

=12V

2.5

1.5

44

-40

最小值

4.3

典型值

3

2

1.5

2.2

66

最大值

10.8

4

2.3

1.7

4.8

5.2

3.3

85

V

A

µH

µF

A

单位

V

6.4 热阻值

符号

R

θJA

R

θJCtop

R

θJCbot

参数

结温和周围温度之间的热阻

(1)

结温和封装外壳表面温度之间的热阻

结温和封装外壳底部温度之间的热阻

值

26

29

2

/W

单位

(1) 4层PCB电路板,室温28 条件下测得。

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6.5 电气特性

没有特别注明情况下，以下参数为

， μΗ条件下测得。

Parameters

静态电流Quiescent Currents

待机模式电流

充电模式静态电流

升压模式静态电流

充电系统Battery Charger

VIN工作电压范围

电池充电饱和电压

电池回充电压阈值

电池回充迟滞电压

电池过压阈值

恒流充电范围

Symbol Condition

V

BAT

=3.2V

V

BAT

=3.7V

V

IN

=5V, No Battery

V

BAT

=3.7V, V

OUT

=5.1V

Min Typ

80

90

4.2

4.35

4.05

4.15

150

103%

2

3

4.1

10%

3

2.8

200

60

10%

24

4.65

8.2

120

Max Unit

I

BAT_STD

I

IN_CHG

I

BAT_BOOST

V

IN_RANGE

V

BAT_FULL

V

BAT_RECHG

V

BAT_OVP

I

CHG_RANGE

14

5

4.3

4.18

4.33

4.03

4.10

1.0

1.0

1.8

2.7

3.8

5%

2.9

2.7

5%

4.6

8.15

2.8

5.10

8.95

11.88

23

9

10.8

4.22

4.37

4.07

4.20

200

4.0

4.5

2.2

3.3

4.5

15%

3.1

2.9

15%

4.7

8.25

4.5

5.20

9.15

12.12

µA

mA

mA

V

V

V

V

V

mV

V

BAT

A

A

A

A

A

I

CHG

V

V

mV

Min

I

CHG

H

V

V

°C

V

V

VBATS悬空

VBATS接地

VBATS悬空

VBATS接地

V

BAT

=4.2V /4.35V

V

IN

=5V, R

ISET

=20k ~5.1k

V

IN

=9V, R

ISET

=20k ~5.1k

R

ISET

= 10k

R

ISET

=6.2k

R

ISET

=5.1k

涓流充电到恒流充电

恒流充电到涓流充电

V

IN

=5V

V

IN

=9V

V

BAT

=2.8V~4.5V, V

OUT

=5V

V

BAT

=2.8V~4.5V, V

OUT

=9V

V

BAT

=2.8V~4.5V, V

OUT

=12V

恒流充电电流

涓流充电电流

涓流充电电池电压阈值

涓流充电阈值迟滞电压

涓流充电截止时间

恒压充电截止电流

充电截止时间

充电自适应电压阈值

充电自适应温度阈值

升压系统Boost Mode

电池工作电压

VOUT电压范围

I

CHG

I

PRECHG

V

PRECHG

T

PRECHG

I

TERM

T

TERM

V

IN_TRACK

V

BAT

V

OUT

5.15

9.05

12

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电气特性（续）

没有特别注明情况下，以下参数为

， μΗ条件下测得。

Parameters

输出电流

Symbol

I

OUT

Condition

V

BAT

=3.7V,

R

OLIM

=5.1k

V

OUT

=5V

V

OUT

=9V

V

OUT

=12V

Min

2.8

1.8

1.3

2.5

Typ

3

2

1.5

100

120

2

70

130

200

10

2.8

3.2

500

20

20

100

2

2

4.8

5.5

135

20

Max

3.2

2.2

1.7

3.8

400

Unit

A

输出电压纹波

负载过流检测时间

过流恢复检测时间

轻载进入待机电流

轻载检测时间

低电池电压阈值

控制和电源路径系统

开关频率

VSYS到SW导通电阻

SW到PGND导通电阻

按键开机时间

按键关机时间

LED驱动电流

VCC输出电压

电池短路保护电流

过温保护阈值

过温保护迟滞

V

OUT

V

BAT_LOW

V

BAT

=3.7V, V

OUT

=5V,

C

OUT

=66µF

V

OUT

<2V

V

OUT

<2V

V

BAT

=2.8V~4.5V, V

OUT

=5V

注：订购产品时按照应用

需求选择合适档位

V

BAT

=2.8V~4.5V

V

BAT

下降过程

V

BAT

上升过程

mV

µs

s

mA

s

V

V

KHz

m

m

ms

s

mA

V

V

V

mA

°C

°C

F

SW

R

ON_HS

VGS=6V

R

ON_LS

I

LED

VCC

I

BAT_SHORT

VGS=6V

4颗LED显示灯

待机模式

V

IN

/ V

OUT

=5V

V

IN

=9V, V

OUT

=9/12V

V

IN

=5V/9V, 输入端电流

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7 功能描述

7.1 系统

XPM6320有三种工作状态：待机、充电、放电。电池接入时芯片默认进入待机模式；

当①芯片侦测到有效的输入电源，或者②Type-C接口锁定为UFP角色时，切换到充电

模式；当①输入电源拨出，或者②Type-C接口UFP失锁后，芯片由充电模式回到待机

模式。当①芯片侦测到受电设备插入，或者②Type-C接口锁定为DFP角色，或者③按

KEY键时，芯片由待机模式切换到升压放电模式；当①受电设备拨出或充满电，或者

②Type-C接口DFP失锁，或者③按KEY键时，芯片由放电模式回到待机模式。芯片设

定充电模式优先，当同时有输入电源和受电设备接入时，优先给电池充电。芯片的状态

转换图如下所示。

VIN有效||锁定为UFP

开

机

|

|

|

|

锁

定

负

载

插

入

为

D

F

P

Charge

Mode

Boost

Mode

长

按

关

机

|

|

电

池

|

|

V

O

U

T

轻

载

|

|

D

低

电

F

P

失

锁

效

|

|

锁

定

为

U

F

P

按

键

V

I

N

有

N

无

V

I

7.2 USB Type-C协议

XPM6320实现了USB Type-C™规范 1.2

的

完整协议。当MODE引脚下拉至地时，

XPM6320开启USB Type-C协议。USB Type-C系统由支持正反向连接的连接器和线缆构成。

由于这个特性，协议需要检测连接器方向和USB设备的角色。根据USB Type-C协议，

XPM6320通过CC引脚来完成插拔检测，方向识别，角色识别以及电流能力通讯。

XPM6320配置为角色（强供电DRP设备）。芯片上电后即开始周期性在DFP

和UFP之间切换角色。当配置为DFP角色时，芯片检测是否有UFP设备插入，一旦检

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|

|

效

P

失

U

F

锁

Sleep

Mode

图(1) XPM6320工作状态转换图

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XPM6320

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测到UFP设备插入则锁定自身为DFP角色，同时提供5V/3A供电能力。当配置为UFP

角色时，芯片检测是否有DFP设备插入，如果检测到DFP设备插入，会强行切换自身为

DFP角色以确认对方是否为DRP设备。如果切换到DFP角色后检测到对方为UFP设备，

则锁定自身为DFP角色；如果切换为DFP角色后未检测到对方为UFP设备，则再次配

置为UFP角色，检测对方DFP设备是否插入，一旦检测到则锁定自身为UFP角色，最

大可接受5V/3A供电能力。

7.3 待机模式

XPM6320处于待机模式时，只有输入、输出和按键唤醒电路在工作，其功耗低至

80 ，大大增强电池的待机时间。当检测到输入电源大于4.3V且小于10.8V时，芯片

退出待机模式进入充电模式。当检测到受电设备插入且电池电压高于2.8V时，芯片退

出待机模式进入放电模式。当按下KEY键持续100ms，芯片会进入放电模式。

7.4 充电模式

XPM6320内置同步开关架构的锂电池充电管理系统。该系统由5套独立的控制环路

组成，如图2所示，通过采样输入电压、输入电流、电池电压、电池充电电流和芯片温

度共5个参数对功率开关管进行PWM调制，从而形成高性能的充电系统。开关充电系

统工作在500KHz频率，采用电流模控制，具有快速的响应速度，此外还有逐周期过流

过压保护功能。

电池充电过程分为三个阶段：涓流充电，恒流充电，恒压充电，如图3所示。当V

BAT

<3V时系统进行涓流充电，涓流充电电流为10%

I

CHG

。当3V<

V

BAT

<

V

BAT_FULL

是系统进行

恒流充电，充电电流为I

CHG

。当V

BAT

=

V

BAT_FULL

时系统进行恒压充电，直到充电电流小于

10% I

CHG

时结束充电。当电池充饱电后，由于系统自身的功耗一直存在，如果电池电压

V

BAT

下降到V

BAT_FULL

-150mV，则开始新的充电周期。

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V

IN

LDO

Charge

Pump

V

IN

V

IN

I

IN

V

BAT

V

BAT

Controller

LX

V

BAT

ISET

I

BAT

RISET

TEMP

PGND

图(2) XPM6320充电管理系统原理图

I

VBAT_FULL

ICC

10%ICC

TC

3V

CC

CV

T

图(3) XPM6320充电过程示意图

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7.3.1 设置恒流充电电流

XPM6320支持使用外部电阻R

ISET

配置恒流充电电流I

CHG

。当恒流充电电流I

CHG

改变

时，相应的涓流值和充电截止电流值也会跟随改变。I

CHG

是系统能够达到的最大恒流充

电电流值，它会匹配输入电源而改变，也会响应芯片温度而改变。

7.3.2 快速充电

XPM6320支持高功率快速充电，并且集成了快速充电请求协议，通过DP、DM端口

申请5V/9V

(1)

电压，自适应各类供电源，抽取供电源能够提供的最大功率对电池充电，

从而大大节省充电时间。

7.3.3 电池短路保护

当电池电压超过V

BAT_FULL

的103%时，关闭充电过程，并且在芯片内部对V

BAT

下拉一

个电流来保护电池。

7.3.4 温度自平衡与过温保护

XPM6320处于充电模式工作时，具有温度自平衡功能。当芯片内部结温到达120°C，

充电电流将会减小，保持结温在120°C以内。当结温超过135°C，将触发过温保护，停

止充电；当结温下降到120°C以内，系统再次进入充电模式。

7.3.5 电池温度保护功能(NTC)

XPM6320内置电池温度保护功能模块。该模块通过NTC电阻检测电池温度并保护电

池。如果电池温度在0°C ~50°C之间，系统会正常充电，否则系统不会对电池进行充电。

电池温度保护功能模块原理参见图(4)。负温度系数热敏电阻R

NTC

与R

1

、R

2

组成电池

温度检测网络。R

NTC

随着电池温度的升高而降低，V

NTC

相应会减小。模块内部设定：

1. 当电池温度为0°C时，对应V

NTC

(0°C)/ V

SYS

=0.2

2. 当电池温度为50°C时，对应V

NTC

(50°C) / V

SYS

=0.1。

于是有下列计算公式：

(1) 如需要支持12V输入电压快速充电，请咨询供应商。

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以村田的热敏电阻NCP03WF104J05RL举例来说明其参数为：R

NTC

(25°C)=100K ，B

常数(25/85°C)=4311K。根据热敏电阻特性可得知R

NTC

(0°C)=375.6K ，R

NTC

(50°C)=32.7K 。

代入上述计算公式可得R

1

=179 K ，R

2

=51 K 。

V

SYS

R

1

低温阈值VTL

NTC_OUT

V

NTC

R

NTC

R

2

高温阈值VTH

图(4) 电池温度保护工作原理图

7.4 放电模式

XPM6320集成500KHz工作频率的同步开关升压转换系统，采用电流模控制环路，

具有快速的响应速度和低输出电压纹波特性。升压转换系统具有输出恒定电流的功能，

支持5V/9V/12V的输出电压，高至20W输出功率。系统集成了导通电阻20

m 的

High-side和Low-side NMOSFET，以及驱动High-side NMOSFET的Charge Pump电路，从

而实现高转换效率。在电池工作电压范围（3.2V<

V

BAT

<4.35V）内，系统输出5V/3A时，

能保持89%以上的转换效率。

7.4.1 Key键开关机

当按下KEY持续100ms释放后，系统软启动电路开始工作，进入DCDC升压放电模

式，同时开启LED电量显示功能。

当按下KEY持续2S后，系统关闭，进入待机模式。

7.4.2 恒定电流输出

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XPM6320

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XPM6320的升压转换系统能够输出恒定电流。当输出电流I

OUT

未达到设定值时，输

出电压V

OUT

保持恒定；当输出电流I

OUT

达到设定值时，输出电流I

OUT

保持恒定，输出电

压V

OUT

下降。当输出电压V

OUT

下降到低于电池电压V

BAT

+100mV时，升压转换系统关闭，

V

OUT

被下拉到0；2S后升压转换系统会尝试重新启动。输出VI特性曲线如图(5)所示。

V

OUT

I

OUT_MAX

I

OUT

图(5) 升压转换系统的输出VI特性曲线图

7.4.3 设置恒流放电电流

XPM6320支持使用外部电阻R

OLIM

配置恒流放电电流I

OUT

。R

OLIM

与I

OUT

的对应关系请

参考电气特性描述。

7.4.4 快速放电

XPM6320能够智能识别受电设备类型，并支持多种快充响应协议，通过DP、DM端

口响应受电设备的快速充电请求。XPM6320在下列四种模式之间智能切换：

1. 给DP、DM加载2.7V，为苹果设备提供最大2.4A电流；

2. 给DP、DM加载1.2V，为三星设备提供最大2.1A电流；

3. 短接DP、DM，符合BC1.2协议，设定自身为DCP，为安卓设备提供最大所需电流；

4. 通过DP、DM握手成功后，为QC设备提供5-12V输出电压，高至20W输出功率。

QC协议握手成功后通过DP、DM的电压值来设定输出电压V

OUT

，表格如下：

DP

0.6V

3.3V

0.6V

0.6V

3.3V

DM

GND

0.6V

0.6V

3.3V

GND

V

OUT

电压值

5V

9V

12V

每档200mV微调

5V

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

XPM6320仅有一组DP/DM端口，自动切换申请协议和响应协议。在握手成功后请

求电压的过程中，如果DP被下拉到GND，将强制退出QC快充模式，输出电压V

OUT

回

到默认值5V。

7.4.5 过温保护

当结温超过135°C，将触发过温保护，关闭升压转换系统；当结温下降到120°C以内，

系统再次开启升压转换系统。

7.5 LED电量显示

XPM6320内置电池电量计模块，支持4颗LED灯显示电池电量。在充电模式和放电

模式下，LED灯以不同的方式来显示电量和状态，详情参考下面表格。通过设置外部电

阻R

BATC

来补偿电池内阻，很好地解决了电池电量显示不准的问题。通过设置外部电阻

R

BATS

来调节电池电量显示阈值，满足各种电池应用需求。

电池电量C

C=100%

75% C

50 C 75%

25 C 50%

C 25%

C 15%

充电模式

LED2 LED3

ON ON

ON ON

ON Flash

Flash OFF

OFF OFF

OFF OFF

放电模式

LED1 LED2 LED3

Breathing

(1)

Breathing

Breathing

Breathing OFF

Breathing OFF OFF

Flash OFF OFF

LED1

ON

ON

ON

ON

Flash

Flash

LED4

ON

Flash

OFF

OFF

OFF

OFF

LED4

OFF

OFF

OFF

OFF

7.5.1 电池内阻补偿

XPM6320提供引脚R

BATC

，通过设置相应阻值对不同应用场景的电池内阻进行补偿，

从而能够在各种工作状态下精确显示电池电量。电池内阻R

BAT

与补偿电阻R

BATC

的计算

公式和对应关系如下：

电池内阻R

BAT

25 m

30 m

40 m

50 m

补偿电阻R

BATC

150 K

130 K

91 K

75 K

(1) XPM6320在放电模式下支持常亮和呼吸灯两种显示方式。

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7.5.2 设置电量显示阈值

XPM6320提供引脚R

BATS

，通过设置不同的阻值对电池电量显示阈值进行调节，从而

满足各种类型电池的应用需求。R

BATS

与电池电量显示阈值电压的关系如下表：

R

BATS

∝

3.18

3.53

3.7

3.88

200K

3.2V

3.55V

3.72V

3.9V

100K

3.22V

3.57V

3.74V

3.92V

50K

3.25V

3.62V

3.8V

3.97V

电池电量C

C=5%

C=25%

C=50%

C=75%

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8 参考方案

R35

R34

DP

D1D2

D3D4

DM

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XPM6320

100K150K

A

G

N

D

L

E

D

1

L

E

D

2

L

E

D

3

L

E

D

4

D

M

D

P

VSYS

R2A

100K

R2B

18K

R3

R4

C4

5.6K

5.1K

47n

VBAT

R1

D5

1K

FC

1

R

B

A

T

C

R

B

A

T

S

363534333231302928

27

MODE

26

CC2

25

CC1

24

TCG

CC2

CC1

USB-A

VOUT

R10

100K

PMOS

3401L

VBAT

R6

D6

C21

1u

D7

200K

C6

47n

VBUS

CC1

CC2

USB-C

Q1

DP

DM

NTC

2

ISET

3

OLIM

4

WLED

5

VBUS

6

VIN

C7

22u

SW1

VOUT

KEY

7

8

1617

XPM6320

23

VBATS

22

VBAT

21

VCC

20BOOT

19NC

18

USB-B

DP

DM

VBUS

VOUT9

V

O

U

T

V

S

Y

S

V

S

Y

S

S

W

S

W

S

W

S

W

N

C

N

C

C20

EPAD

1u

C22A

22u

C22B

47n

VBAT

R9

200K

C13

C9DC9CC9BC9A

22u22u22u10u

C11

10u

3.3n

L11.5u

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XPM6320

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方案BOM表

序

号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

元件名称

IC

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电阻

贴片电容

贴片电容

贴片电容

贴片电容

贴片电容

功率电感

贴片LED

型号&规格

QFN36 XPM6320

0603 1K/5%

0603 5.1K/1%

0603 5.6K/1%

0603 18K/5%

0603 100K/5%

0603 150K/5%

0603 200K/5%

0603 3.3nF/25V/10%

0603 47nF/25V/10%

0603 1uF/25V/10%

0805 10uF/25V/10%

0805 22uF /25V/10%

CD105 1.5uH

用量

1

1

1

1

1

3

1

1/2

1

1

2

3

5

1

5

1

1

1-2

1

1

1

1

U1

R1

R4

R3

R2B

位置

备注

根据应用需求选择对应阻值

根据应用需求选择对应阻值

根据电池内阻选择对应阻值

仅双USB-A口方案接入R6

DCR<8 ,饱和电流大于7A

2mA驱动电流

加上D6可提升效率

并联两个3401L可以提升效率

快充输出口

R2A, R10, R35

R34

R9, R6

C13

C4, C6, C22B

C20, C21

C9A, C11

C7, C9B, C9C, C9D,

C22A

L1

D1, D2, D3, D4, D5

D6(Optional)

D7(Optional)

Q1

W1

U2

U3

U4

肖特基二极管 SS12或SS13

稳压二极管

PMOS

按键

输入USB

输出USB

USB-C

6.2V稳压管

3401L

SMT 4*4*1.5

Micro USB 5S B型5.9

全贴

Type-C USB

PCB layout注意事项

1、芯片PIN 21脚电容C21 靠近芯片，且电容接地端到芯片EPAD回路尽量短；

2、芯片PIN 22脚电容C22B靠近芯片；

3、芯片PIN11与PIN12脚电容C11靠近芯片，且电容接地端到芯片EPAD回路尽量短；

4、AGND不与EPAD直接连接，而是通过过孔与整个PCB的GND 连通；

5、VIN输入的地线回路尽量短，即电容接地端到芯片EPAD回路短；

6、大电流回路（参考方案中黑色加粗走线）保证80mil以上；

7、尽量保证地平面完整。

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深圳市富满电子集团股份有限公司

SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD.

XPM6320

(文件编号：S&CIC1465)

20W快速充放电全集成电源管理芯片

9 修订历史

规格书版本

V1.0

V1.1

V1.2

V1.3

修订时间

2017.2

2017.4

2017.8

2017.9

初始版本

应用参考方案中：

VCC到BOOT之间增加肖特基二极管D6；

VBAT增加电容C22B=0.1uF。

应用参考方案中，增加VCC输出稳压管D7。

应用参考方案中：

增加电容C4=47nF；

修改电容C6=47nF；

修改电容C22B=47nF。

产品按轻载关机电流值分成三个档位：70mA、130mA、

200mA。订购产品时按应用需求选择合适档位。

修改内容

V1.4 2018.1

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20W快速充放电全集成电源管理芯片

10 封装尺寸

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