1、PMIC Optimized For Multi-Coigh-Performance SystemAXP221DatasheetRevision 1.22013.03.26AXP221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-Co版本歷史，違法。非經本公司書面同意，任何不得擅自摘抄、本文檔內容的部分或全部，并不得以明。進行傳播。任何不得刪除、修改或移除本文檔及所有的權利聲本公司會不定期對本文檔內容進行更新。除非另有說明，1）本文檔不的擔保；2）本公司不承擔任何使用本文檔產生的責任；3）本文檔不權利授予

2、。任何明示或暗示任何明示或暗示的使用者應當承擔全部責任去獲取實現本文檔方案可能需要的第，本公司對這些第三方不承擔任何明示或暗示的保證、費用補償或其他責任。PAGE 2Copyright © 2013 X-Powers Limited.版本日期描述1.02012.12.24第一版1.12013 03.07增加封裝1.22013.03.26修改 DCDC1,VDC5LDO,RTC_VCC 默認電壓，Pin31AXP221PMIC Optimized For Multi-CoDatasheetRevision 1.2igh-Performance System目錄123456789概述 特

3、性 典型應用 管腳圖 管腳定義 45789功能框圖 極限參數 電氣特性 12131419192123262828282930313352操作和9192939495969798工作模式和復位 電源通路管理 (IPS ） 自適應 Flash Charger 多路電源輸出 E-Gauge 電量計系統 多功能管腳說明 定時器 中斷機制 10 寄存器 101102寄存器列表 寄存器描述 附錄：封裝Copyright © 2013 X-Powers Limited.PAGE 3AXP221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimi

4、zed For Multi-Co1概述AXP221 是一款高度集成的電源系統管理，鋰電池 ( 鋰離子或鋰聚合物 ) 且需要多路電源轉換輸出的應用，提供簡單易用而又可以靈活配置的完整電源解決方案，充分滿足多核應用處理器系統對于電源相對復雜而精確的要求。AXP221 集成了一個效率高達 94% 的 USB3 0-Compatible Flash Charger，充電電流可達 22A；同時支持 21 路電源輸出（包含 5 路大電流 DCDC，最高效率可達 95%），包含電壓 / 電流 / 溫度監視等多路12-Bit ADC；為保證電源系統安全，AXP221 還整合了過/ 欠壓(OVP/UVP)、過溫

5、(OTP)(OCP)等保護電路；獨有的E-Gauge 電量計系統在保證高精度計量的同時大幅度減少了電池參數測試流程。AXP221 提供了一個快速接口，讓系統可以動態調節輸出電壓，并配合應用處理器系統實現多種工作模式的轉換，最大限度的延長電池續航時間。AXP221 的智慧電能平衡(Intelligent Power Select, IPS ) 電路可以在USB 以及外部交流適配器、鋰電池和應用系統負載之間安全透明的分配電能，并且在只有外部輸入電源而沒有電池 ( 或者電池過放 / 損壞 ) 的情況下也可以使應用系統正常工作。AXP221 提供 8mm x 8mm x075 mm 68-pin QF

6、N 封裝。AXP221 可應用于： 平板電腦，智能, 智能電視，數字攝像機 超便攜移動電腦 UMPCandUMPC-like，學習機PAGE 4Copyright © 2013 X-Powers Limited.AXP221PMIC Optimized For Multi-CoDatasheetRevision 1.2igh-Performance System2特性APX221 特性如下表所示：Copyright © 2013 X-Powers Limited.PAGE 5電源管理(IPS ) 寬輸入電壓范圍：29V63V (AMR:-03V11V) 可配置的高效智慧電能

7、平衡“IPS ”系統 自適應 USB 或交流適配器限壓限流 (44V/900mA/500mA)全集成Flash Charger 內置 MOSFET 最大充電電流可達 22A 池溫度監測 全面支持 USB 充電，符合規范要求 充電精度高，誤差小于 ±05% 支持 41V/42V/422V/424V 等多種電池 自動進行充電流程 可直接驅動 LED 指示充電狀態 根據系統負載情況自動調節充電電流14 路線性穩壓器(LDO) RTC_VCC：30mA，始終有效 ALDO1/2：低噪聲LDO，07V33V 可調節，100mV/step, 驅動能力 300mA ALDO3：低噪聲LDO，07V

8、33V 可調節，100mV/step, 驅動能力200mA LDOIO0/LDOIO1：低噪聲 LDO, 07V33V 可調節 ,100mV/step, 驅動能力 100mA DLDO1/ELDO1：07V33V 可調節，100mV/step, 驅動能力 400mA DLDO2/DLDO3/ELDO2/ELDO3：07V33V 可調節，100mV/step， 驅動能力 200mA DLDO4：07V33V 可調節，100mV/step，驅動能力 100mA DC5LDO：07V14V 可調節，100mV/step, 驅動能力 200mA2 路 Switch DC1SW：內阻 100m，供電來源

9、于 DCDC1 CHGLED：內部集成 100mA 驅動能力的 NMOS，可用于驅動振動馬達以及充電指示燈5 路同步降壓轉換器(DC-DC) DC-DC1：16V34V 可調節 ,100mV/step, 驅動能力 14A DC-DC2：可在 06V154V 可調節 ,20mV/step, 驅動能力 25A, 支持 VRC（電壓斜率） DC-DC3：可在 06V186V 可調節 ,20mV/step, 驅動能力 25A DC-DC4：可在 06V154V 可調節 ,20mV/step, 驅動能力 06A DC-DC5：可在 10V255V 可調節 ,50mV/step, 驅動能力 2AAXP22

10、1igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-CoPAGE 6Copyright © 2013 X-Powers Limited.E-Gauge 電量計系統 內建雙模式高精度自動計量系統 簡易模式下提供不池的高適應性 高精度模式下提供特定電池的高精度計量（2%） 提供豐富的電源管理 ：如瞬時耗電 (mA or mW)，剩余電池電量 (% or mAh)，充電狀態 (%) 和剩余電池使用時間或充電時間等 低告及保護 提供溫度應用處理器接口 Host 可以通過 P2WI(Push-Pull Two

11、 Wire Interface) 接口進行 可以靈活配置的中斷管理 靈活的管腳功能設置，2 路 GPIO 可分別設置為 IO、LDO 等功能 內置計時器 提供 12 組寄存器，可用于系統關機時的數據保存系統管理 可以軟復位或硬復位 支持軟關機或硬關機，支持外部喚醒開機 PWROK 用于系統復位或關機指示 外部電源檢測 (/ 移除 / 驅動能力不足 ) 所有輸出電壓都支持軟啟動 過 / 欠壓保護 (OVP/UVP) 保護 (OCP) 過溫保護 (OTP)高集成度 內部產生高精度參考電壓（05%） 內置 MOSFETAXP221PMIC Optimized For Multi-CoDatashee

12、tRevision 1.2igh-Performance System3典型應用Copyright © 2013 X-Powers Limited.PAGE 7AXP221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-Co4管腳圖PAGE 8Copyright © 2013 X-Powers Limited.AXP221PMIC Optimized For Multi-CoDatasheetRevision 1.2igh-Performance System5管腳定義Copyright

13、 © 2013 X-Powers Limited.PAGE 9序號管腳名類型條件描述1ELDOINPIELDO Input source2ELDO2OOutput Pin of ELDO23ELDO3OOutput Pin of ELDO34DC5LDOOOutput Pin of DC5LDO5DCDC5IDC-DC2 feedback pin6PGND5GNMOS Ground for DCDC57,8LX5IOInductor Pin for DCDC29VIN5PIDCDC5 input source10DC5SETISetting DCDC5 Output Voltage1

14、1N_VBUSENIOInputVBUS to IPSOUT SelectionGND: IPSOUT selects VBUSHigh: IPSOUT does not select VBUSOutputVBUS to IPSOUT SelectionIPSOUT selects VBUS : GND IPSOUT does not select VBUS: High12PWRONIPower On-Off key input，Internal 100k pull high to APS13VIN1PIDCDC3 Input Source14LX1IOInductor Pin for DCD

15、C115PGND1GNMOS GND for DCDC116DLDO3OOutput Pin of DLDO317DLDO2OOutput Pin of DLDO218DLDOINPIDLDO Input Source19DLDO1OOutput Pin of DLDO120DLDO4OOutput Pin of DLDO421DCDC1IDC-DC1 feedback pin22DC1SWODCDC1 Switch Output Pin23VIN2PIDCDC2 Input Source24,25LX2IOInductor Pin for DCDC226,27PGND2GNMOS Groun

16、d for DCDC228DCDC2IDC-DC2 Feedback Pin29IRQ/WAKEUPIOIRQ Output or WakeupAXP221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-CoPAGE 10Copyright © 2013 X-Powers Limited.序號管腳名類型條件描述30TSIBattery Temperature Sensor Input or an ExternalADC Input31GPIO1IOREG 92H2:0GPIO1Low noise

17、LDO32ALDO1OOutput Pin of ALDO133DLDOINPIALDO Input Source34ALDO2OOutput Pin of ALDO235VREFOInternal reference voltage36ALDO3OOutput pin of ALDO337GPIO0IOREG 90H2:0GPIO0Low noise LDO38DCDC3IDC-DC3 feedback pin39VIN3PIDCDC3 Input Source40,41LX3IOInductor Pin for DCDC342PGND2GNMOS Ground for DCDC243PWR

18、OKOPower Good Indication Output44SCKIClock pin for serial interface. Normally, itconnects a 2.2K resistor to 3.3V I/O power45SDAIOData pin for serial interface. Normally, itconnects a 2.2K resistor to 3.3V I/O power46VCC_RTCOOutput Pin of VCC_RTC47VINTPOInternal logic power, 1.8V48VBUSPIVBUS Input49

19、BASEICharger CurrensePositiveInput50LOADSENSEICharger CurrenseNegative Input51N_BATDRVOBAT to PS extern PMOS driver52CHGLEDOcharger status indication53,54IPSOUTPOSystem power source55,56ACINPIAdapter input57CHSENSEPICharger Current Limite SensePositive Input58CHSENSENICharger Current Limite SenseNeg

20、ative Input59PGND_CHGGNMOS Ground forCharger60,61LX_CHGIOInductor Pin forCharger62,63VIN_CHGICharger Input source64VIN4IDCDC4 input source65LX4IOInductor Pin for DCDC466PGND4GNMOS Ground for DCDC4AXP221PMIC Optimized For Multi-CoDatasheetRevision 1.2igh-Performance SystemCopyright © 2013 X-Powe

21、rs Limited.PAGE 11序號管腳名類型條件描述67DCDC4IFeed back to DCDC368ELDO1OOutput Pin of ELDO169EPGExposed Pad, need to be connected to system groundAXP221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-Co6功能框圖PAGE 12Copyright © 2013 X-Powers Limited.AXP221PMIC Optimized For Multi-CoDat

22、asheetRevision 1.2igh-Performance System7極限參數Copyright © 2013 X-Powers Limited.PAGE 13參數描述參數值ACIN輸入電壓 Input Voltage-0.3 11VVBUS輸入電壓 Input Voltage-0 3 11VTJ工作溫度 Operating Temperature Range-40 130°CTs儲運溫度 Storage Temperature Range-40 150°CTLEAD錫焊溫度um Soldering Temperature (at leads，10se

23、c)300°CVESD抗靜電能力um ESD stress voltage，Human Body M>4000VPD內部功率消耗耐受 Internal Power Dissipation2700mWAXP221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-Co8電氣特性PAGE 14Copyright © 2013 X-Powers Limited.參數描述條件最小值典型值最大值ACINVINACIN Input Voltage3.86.3VIOUTVOUT Current Av

24、ailable Before Loading BAT400mV Voltage Drop3000mAVUVLOACIN Under Voltage Lockout3.8VVOUTIPS Output Voltage2.95.0VRACINInternal IdealPIN to PIN, ACIN to IPSOUT110mOhmVBUSVINVBUS Input Voltage3.86.3VIOUTVOUT Current Available Before Loading BAT400mV Voltage Drop500900mAVUVLOVBUS Under Voltage Lockout

25、3.8VVOUTIPS Output Voltage2.95.0VRVBUSInternal IdealPIN to PIN,VBUS to IPSOUT155mOhmBattery ChargerVTRGTBAT Charge Target Voltage-0.5%4.2+0.5%VICHRGCharge Current12002200mAITRKLTrickle Charge Current10%ICHRG mAVTRKLTrickle Charge Threshold Voltage3.0VVRECHGRecharge Battery Threshold VoltageThreshold

26、 Voltage Relative to VTARGET-100mVTTIMER1Charger Safety Timer Termination TimeTrickle Mode50MinTTIMER2Charger Safety Timer Termination TimeCC Mode480MinIENDEnd of Charge Indication Current RatioCV Mode10%15%ICHRG mANTCVTLCold Temperature Fault Threshold VoltageCharge02.1123.264VDischarge3.226VTHHot

27、Temperature Fault Threshold VoltageCharge00.3973.264VDischarge0.5VTENTC Disable Threshold VoltageFalling Threshold Hysteresis0.2VAXP221PMIC Optimized For Multi-CoDatasheetRevision 1.2igh-Performance SystemCopyright © 2013 X-Powers Limited.PAGE 15參數描述條件最小值典型值最大值Off Mode CurrentIBATOFFOFF Mode Cu

28、rrentBAT=3.8V35ALogicVILLogic Low Input Voltage0.3VVIHLogic High Input Voltage1.5VP2WIVCCInput Supply VoltageLDO1VfSCKClock Operating Frequency2000kHZtfClock Data Fall Time60nstrClock Data Rise Time100nsDCDCfOSCOscillator FrequencyDefault3MHzDCDC1IVIN1Input CurrentPFM Mode IDC1OUT =050AILIM1PMOS Swi

29、tch Current LimitMode2000mAIDC1OUTAvailable Output CurrentMode1400mAVDC1OUTOutput VoltageDefault1.63.03.4VDCDC2IVIN2Input CurrentPFM Mode IDC2OUT =050AILIM2PMOS Switch Current LimitMode2800mAIDC2OUTAvailable Output CurrentMode2500mAVDC2OUTOutput Voltage Range0.61.11.54VDCDC3IVIN3Input CurrentPFM Mod

30、e IDC3OUT =050uAILIM3PMOS Switch Current LimitMode2800mAIDC3OUTAvailable Output CurrentMode2500mAVDC3OUTOutput Voltage Range0.61.11.86VDCDC4IVIN4Input CurrentPFM Mode IDC4OUT =045uAILIM4PMOS Switch Current LimitMode1200mAIDC4OUTAvailable Output CurrentMode600mAVDC4OUTOutput Voltage Range0.61.11.54VD

31、CDC5IVIN5Input CurrentPFM Mode IDC5OUT =045uAILIM5PMOS Switch Current LimitMode2500mAIDC5OUTAvailable Output CurrentMode2000mAVDC5OUTOutput Voltage Range1.01.52.55VAXP221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-CoPAGE 16Copyright © 2013 X-Powers Limited.參數描述條件最小值典型值最大

32、值RTC_VCCVRTC VCCOutput VoltageIRTC VCC=1mA-1%3.01%VIRTC_VCCOutput Current30mAALDO1VALDO1Output VoltageI ALDO1=1mA-1%OFF1%VI ALDO1Output Current300mAIQQuiescent Current60APSRRPower SupplyRejection RatioI ALDO1=60mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20-80KHzVo=3.3V , Io=20mA31VRMSALDO2VALDO2Output VoltageI ALDO

33、2=1mA-1%1.81%VI ALDO2Output Current300mAIQQuiescent Current62APSRRPower SupplyRejection RatioI ALDO2=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20-80KHzVo=3.3V , Io=20mA31VRMSALDO3V ALDO3Output VoltageI ALDO3=1mA-1%3.01%VI ALDO3Output Current200mAIQQuiescent Current60APSRRPower SupplyRejection RatioI ALDO3=10mA,1

34、KHzTBDdBeNOutput Noise,20-80KHzVo=3.3V, Io=20mA43VRMSDLDO1V DLDO1Output VoltageI DLDO1=1mA-1%OFF1%VI DLDO1Output Current400mAIQQuiescent Current56APSRRPower SupplyRejection RatioI DLDO1=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20-80KHzVo=3.3V, Io=20mA100VRMSDLDO2V DLDO2Output VoltageI DLDO2=1mA-1%OFF1%VI DLDO2O

35、utput Current200mAIQQuiescent Current60AAXP221PMIC Optimized For Multi-CoDatasheetRevision 1.2igh-Performance SystemCopyright © 2013 X-Powers Limited.PAGE 17參數描述條件最小值典型值最大值PSRRPower Supply Rejection RatioI DLDO2=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20- 80KHzVo=3.3V, Io=20mA100VRMSDLDO3V DLDO3Output Vol

36、tageI DLDO3=1mA-1%OFF1%VI DLDO3Output Current200mAIQQuiescent Current60APSRRPower Supply Rejection RatioI DLDO3=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20- 80KHzVo=3 3V, Io=20mA100VRMSDLDO4V DLDO4Output VoltageI DLDO4=1mA-1%OFF1%VI DLDO4Output Current100mAIQQuiescent Current60APSRRPower Supply Rejection RatioI

37、 DLDO4=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20- 80KHzVo=3.3V, Io=20mA100VRMSELDO1V ELDO1Output VoltageI ELDO1=1mA-1%OFF1%VI ELDO1Output Current400mAIQQuiescent Current55APSRRPower Supply Rejection RatioI ELDO1=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20- 80KHzVo=3.3V, Io=20mA100VRMSELDO2V ELDO2Output VoltageI ELDO2=1mA

38、-1%OFF1%VIELDO2Output Current200mAIQQuiescent Current55APSRRPower Supply Rejection RatioI ELDO2=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20- 80KHzVo=3.3V, Io=20mA100VRMSELDO3V ELDO3Output VoltageI ELDO3=1mA-1%OFF1%VI ELDO3Output Current200mAIQQuiescent Current55APSRRPower Supply Rejection RatioIELDO3=10mA,1KHzT

39、BDdBAXP221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-CoPAGE 18Copyright © 2013 X-Powers Limited.參數描述條件最小值典型值最大值eNOutput Noise,20- 80KHzVo=3.3V, Io=20mA100VRMSDC5LDOVDC5LDOOutput VoltageI DC5LDO=1mA-1%1.11%VI DC5LDOOutput Current200mAIQQuiescent Current40APSRRPower Suppl

40、y Rejection RatioIDC5LDO=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20- 80KHzVo=3.3V, Io=20mA100VRMsLDOio0V LDOio0Output VoltageI LDOio0=1mA-1%OFF1%VI LDOio0Output Current100mAIQQuiescent Current35APSRRPower Supply Rejection RatioI LDOio0=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20- 80KHzVo=3.3V, Io=20mA40VRMSLDOio1V LDOio1O

41、utput VoltageI LDOio0=1mA-1%OFF1%VI LDOio1Output Current100mAIQQuiescent Current35APSRRPower Supply Rejection RatioI LDOio1=10mA,1KHzTBDdBeNOutput Noise,20- 80KHzVo=3.3V, Io=20mA40VRMSDC1SWRDC1SWInternal IdealPIN to PIN,DCDC1, DC1SW160mOhmCHGLEDRCHGLEDInternal IdealVin =0.3V2OhmAXP221PMIC Optimized

42、For Multi-CoDatasheetRevision 1.2igh-Performance System9操作和當 AXP221 工作時，P2WI 接口 SCK/SDA 管腳上拉到系統 IO 電源，則 Host（應用系統的主處理器）可以通過此接口對 AXP221 的工作狀態進行靈活的調整和監視，并可獲得豐富的。注 : 如下所指“外部電源”包含 ACIN 及 VBUS 輸入。9.1.9.1.1.工作模式和復位工作模式按鍵 (PEK)AXP221 的 PWRON 管腳到 GND 之間可以連接一個按鍵，作為的開關機鍵Power Enable Key(PEK)或休眠 / 喚醒按鍵。AXP221

43、可以自動識別這個按鍵的“長按”和“短按”并做出相應的反應。9.1.2.開機 (Power On)開機源 (Power on Source) ACIN 及 VBUS PEK IRQ 低電平AXP221 可以由 PEK( 按鍵時間超過“ONLEVEL”) 開機。在實際應用中，定時鬧鐘 (Alarm) 輸出信號也可以連接到 IRQ，Alarm 信號有效 ( 低電平 ) 時，也可以將 AXP221 開機。開機后，DC-DC 和 LDO 將按照設定的時序順序軟啟動。9.1.3.關機 (Power Off)PEK“長按”時間大于 IRQLEVEL 時，在 PEK 中斷服務程序中，Host 可將“寄存器 R

44、EG32H7”寫入“1” 來通知 AXP221 進入關機狀態。AXP221 進入關機狀態時會關掉除 LDO1 之外的所有電源輸出。在下列情況下，AXP221 會自動關機 : 輸入電壓過低，低電保護； 負載過大引起電源的輸出電壓過低，過負載保護； 輸入電壓過高，過壓保護 ( 具體細節參見“電源通路管理”章節 )； PEK 大于 OFFLEVEL 時 ( 默認 6s) 系統自動關閉除 LDO1 以外的其它輸出；AXP221 的自動保護機制，可以避免應用系統異常時發生被供電器件的系統。損壞，從而保護整個Copyright © 2013 X-Powers Limited.PAGE 19AXP

45、221igh-Performance SystemDatasheetRevision 1.2PMIC Optimized For Multi-Co9.1.4.休眠和喚醒 (Sleep and Wakeup)在開機的情況下，如果系統需要進入 Sleep 模式，并將其中某或幾路電源輸出關閉，則可由REG313 ACIN VBUS，決定是否由以下觸發信號觸發 wakeup：插拔（REG406:5 必須設置為 1） 插拔（REG403:2 必須設置為 1） PEK 長按鍵 （REG420 必須設置為 1） PEK 下降沿 （REG445 必須設置為 1） 電池電量兩級低電 GPIO1:0 作（REG431:0 必須設置為 1）輸入功能時檢測到上升下降 沿（REG4C1:0 必須設置為 1，同時 REG907:6、REF927:6 也必須設置為