MCP73871 - Stand-Alone System Load Sharing and Li-Ion / Li-Polymer Battery Charge Management Controller

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 2008-2018 Microchip Technology Inc.

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MCP73871

Features

• Integrated System Load Sharing and Battery 

Charge Management
- Simultaneously Power the System and 

Charge the Li-Ion Battery

- Voltage Proportional Current Control (VPCC) 

ensures system load has priority over Li-Ion 
battery charge current

- Low-Loss Power-Path Management with 

Ideal Diode Operation

• Complete Linear Charge Management Controller

- Integrated Pass Transistors
- Integrated Current Sense
- Integrated Reverse Discharge Protection
- Selectable Input Power Sources: USB Port or 

AC-DC Wall Adapter

• Preset High Accuracy Charge Voltage Options:

- 4.10V, 4.20V, 4.35V or 4.40V
- ±0.5% Regulation Tolerance

• Constant Current/Constant Voltage (CC/CV) 

Operation with Thermal Regulation

• Maximum 1.8A Total Input Current Control
• Resistor Programmable Fast Charge Current 

Control: 50 mA to 1A

• Resistor Programmable Termination Set Point
• Selectable USB Input Current Control

- Absolute Maximum: 100 mA (L)/500 mA (H)

• Automatic Recharge
• Automatic End-of-Charge Control
• Safety Timer With Timer Enable/Disable Control
• 0.1C Preconditioning for Deeply Depleted Cells
• Battery Cell Temperature Monitor
• Undervoltage Lockout (UVLO)
• Low Battery Status Indicator (LBO)
• Power Good Status Indicator (PG)
• Charge Status and Fault Condition Indicators
• Numerous Selectable Options Available for a 

Variety of Applications:
- Refer to 

Section 1.0 “Electrical 

Characteristics”

 for Selectable Options

- Refer to the 

Product Identification System

 

for Standard Options

• Temperature Range: -40°C to +85°C
• Packaging: 20-Lead QFN (4 mm x 4 mm)

Applications

• GPSs/Navigators
• PDAs and Smart Phones
• Portable Media Players and MP3 Players
• Digital Cameras
• Bluetooth

®

 Headsets

• Portable Medical Devices
• Charge Cradles/Docking Stations
• Toys

Description

The  MCP73871  device  is  a  fully  integrated  linear
solution for system load sharing and Li-Ion/Li-Polymer
battery charge management with AC-DC wall adapter
and  USB  port  power  sources  selection.  It  is  also
capable  of  autonomous  power  source  selection
between input and battery. Along with its small physical
size, the low number of required external components
makes  the  device  ideally  suited  for  portable
applications.
The MCP73871 device automatically obtains power for
the system load from a single-cell Li-Ion battery or an
input power source (AC-DC wall adapter or USB port).
The  MCP73871  device  specifically  adheres  to  the
current drawn limits governed by the USB specification.
With  an AC-DC  wall  adapter  providing  power  to  the
system, an external resistor sets the magnitude of 1A
maximum charge current while supporting up to 1.8A
total  current  for  system  load  and  battery  charge
current.
The  MCP73871  device  employs  a  constant
current/constant  voltage  (CC/CV)  charge  algorithm
with  selectable  charge  termination  point.  To
accommodate  new  and  emerging  battery  charging
requirements, the constant voltage regulation is fixed
with  four  available  options:  4.10V,  4.20V,  4.35V  or
4.40V.  The  MCP73871  device  also  limits  the  charge
current  based  on  the  die  temperature  during  high
power  or  high  ambient  conditions.  This  thermal
regulation  optimizes  the  charge  cycle  time  while
maintaining device reliability.
The MCP73871 device includes a low battery indicator,
a  power  good  indicator  and  two  charge  status
indicators  that  allow  for  outputs  with  LEDs  or
communication  with  host  microcontrollers.  The
MCP73871  device  is  fully  specified  over  the  ambient
temperature range of -40°C to +85°C.

Stand-Alone System Load Sharing and Li-Ion/Li-Polymer Battery Charge 

Management Controller

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MCP73871

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Package Types

Typical Application Circuit

IN

 S

TA

T1/

L

BO

PG

THERM

ST

A

T

2

PROG1

IN

OUT

OUT

CE

SEL

PROG3

TE

V

BAT

V

BAT

VPCC

V

SS

V

SS

V

BA

T

_SEN

SE

2

EP

20

1

19 18 17

3

4

12

11

10

9

5

6

7

8

13

14

15

16

21

PROG2

MCP73871

20-Lead QFN*

* Includes Exposed Thermal Pad (EP); see 

Table 3-1

.

STAT1 
LBO

IN

OUT

PG

V

BAT

Single-Cell 

Li-Ion Battery

7

1, 20

8

18, 19

10 µF 

10, 11, EP

AC-DC Adapter 
         or 
    USB Port

STAT2

THERM

V

SS

PROG1

PROG3 12

13 R

PROG1

6

5

14, 15, 16

470

470

470

2

4.7 µF 

System 

Load

SEL

TE

PROG2

Hi

Low

Hi

Low

Hi

Low

3

4

9

R

PROG3

VPCC

NTC

10 k

Hi

Low

17

CE

4.7 µF 

MCP73871 Typical Application

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DS20002090D-page 3

MCP73871

Functional Block Diagram

STAT1

PROG1

V

BAT

G = 0.001

V

SS

Direction

Control

TERM

+

-


-

LTVT


-

HTVT

THERM

50 µA

UVLO, 

REFERENCE,

CHARGE 

CONTROL, 

TIMER, 

AND 

STATUS 

LOGIC

STAT2

PG

Direction

Control

PROG2

IN


-

CURRENT 

LIMIT

V

REF


-

CURRENT 

LIMIT

V

REF

/2

 

PROG3


-

CA

V

REF

PRECONDITION


-

V

REF


-

VA

V

REF

V

REF

SEL

OUT

V

REF

TE

0.2

0.2

Ideal 

Diode, 

Synchronous

Switch

CHRG

+

-

V

REF

+
-

V

REF

VPCC

CE

V

BAT_SENSE

G = 0.001

G = 0.001

G = 0.001

V

REF

 (1.21V)

361k

190k

7k

89k

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MCP73871

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MCP73871

1.0

ELECTRICAL 
CHARACTERISTICS

Absolute Maximum Ratings†

V

I

N

....................................................................................7.0V

All Inputs and Outputs w.r.t. ................ V

SS

-0.3V to V

DD

+0.3V

(V

DD

= V

IN

 or V

BAT

)

Maximum Junction Temperature, T

J

............ Internally Limited

Storage temperature .....................................-65°C to +150°C
ESD protection on all pins
Human Body Model (1.5 k

 in Series with 100 pF) 4 kV

Machine Model (200 pF, No Series Resistance) .............300V

† Notice: Stresses above those listed under “Maximum
Ratings” may cause permanent damage to the device.
This is a stress rating only and functional operation of
the device at those or any other conditions above those
indicated in the operational listings of this specification
is not implied. Exposure to maximum rating conditions
for extended periods may affect device reliability.

DC CHARACTERISTICS

Electrical Specifications: Unless otherwise indicated, all limits apply for V

IN

= V

REG

+ 0.3V to 6V, T

A

= -40°C to +85°C.

Typical values are at +25°C, V

IN

= [V

REG

 (typical) + 1.0V]

Parameters

Sym

Min

Typ

Max

Units

Conditions

Supply Input

Supply Voltage

V

IN

V

REG

+ 0.3V

6

V

Supply Current

I

SS

2500

3750

µA

Charging

260

350

µA

Charge Complete

180

300

µA

Standby

28

50

µA

Shutdown
(V

DD

< V

BAT

– 100 mV or 

V

DD

< V

STOP

UVLO Start Threshold

V

START

V

REG

+ 0.05V V

REG

+ 0.15V V

REG

+ 0.25V

V

V

DD

= Low-to-High

UVLO Stop Threshold

V

STOP

V

REG

– 0.07V V

REG

+ 0.07V V

REG

+ 0.17V

V

V

DD

= High-to-Low

UVLO Hysteresis

V

HYS

90

mV

Voltage Regulation (Constant Voltage Mode)

Regulated 
Charge Voltage

V

REG

4.080

4.10

4.121

V

V

DD

= [V

REG

(typical) + 1V]

I

OUT

= 10 mA

T

A

= -5°C to +55°C

4.179

4.20

4.221

V

4.328

4.35

4.372

V

4.378

4.40

4.422

Regulated Charge 
Voltage Tolerance

V

RTOL

-0.5

+0.5

%

T

A

= +25°C

-0.75

+0.75

%

T

A

= -5°C to +55°C

Line Regulation

V

BAT

/V

BAT

)

/

V

DD

|

0.08

0.20

%/V

V

DD

= [V

REG

(typical) + 1V] to 6V

I

OUT

= 10 mA

Load Regulation

V

BAT

/V

BAT

|

0.08

0.18

%

I

OUT

= 10 mA to 150 mA

V

DD

= [V

REG

(typical) + 1V]

Supply Ripple 
Attenuation

PSRR

-47

dB

I

OUT

= 10 mA, 1 kHz

-40

dB

I

OUT

= 10 mA, 10 kHz

Note 1:

The value is ensured by design and not production tested.

2:

The maximum available charge current is also limited by the value set at PROG1 input.

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Current Regulation (Fast Charge Constant Current Mode)

AC-Adapter 
Fast Charge 
Current

I

REG

90

100

110

mA

PROG1 = 10 k



T

A

= -5°C to +55°C, SEL = High

900

1000

1100

mA

PROG1 = 1 k



T

A

= -5°C to +55°C, SEL = High

USB Fast Charge 
Current

I

REG

80

90

100

mA

PROG2 = Low, SEL = Low, 
(

Note 2

)

T

A

= -5°C to +55°C

400

450

500

mA

PROG2 = High, SEL = Low, 
(

Note 2

)

T

A

= -5°C to +55°C

Input Current Limit Control (ICLC)

USB-Port Supply 
Current Limit

I

LIMIT_USB

80

90

100

mA

PROG2 = Low, SEL = Low
T

A

= -5°C to +55°C

400

450

500

mA

PROG2 = High, SEL = Low
T

A

= -5°C to +55°C

AC-DC Adapter Current 
Limit

I

LIMIT_AC

1500

1650

1800

mA

SEL = High, T

A

= -5°C to +55°C

Voltage Proportional Charge Control (VPCC - Input Voltage Regulation)

VPCC Input Threshold

V

VPCC

1.23

V

I

OUT

= 10 mA

T

A

= -5°C to +55°C

VPCC Input Threshold 
Tolerance

V

RTOL

-3

+3

%

Input Leakage Current

I

LK

0.01

1

µA

V

VPCC

= V

DD

Precondition Current Regulation (Trickle Charge Constant Current Mode)

Precondition Current 
Ratio

I

PREG

/I

REG

7.5

10

12.5

%

PROG1 = 1.0 k

 to 10 k

T

A

= -5°C to +55°C

Precondition Current 
Threshold Ratio

V

PTH

/V

REG

69

72

75

%

V

BAT

 Low-to-High

Precondition Hysteresis

V

PHYS

105

mV

V

BAT

 High-to-Low

Automatic Charge Termination Set Point

Charge Termination 
Current Ratio

I

TERM

75

100

125

mA

PROG3 = 10 k

T

A

= -5°C to +55°C

7.5

10

12.5

mA

PROG3 = 100 k

T

A

= -5°C to +55°C

Automatic Recharge

Recharge Voltage 
Threshold Ratio

V

RTH

V

REG

 – 0.21V V

REG

 – 0.15V V

REG

 – 0.09V

V

V

BAT

 High-to-Low

IN-to-OUT Pass Transistor ON-Resistance

ON-Resistance

R

DS_ON

200

m

V

DD

= 4.5V, T

J

= 105°C

DC CHARACTERISTICS (CONTINUED)

Electrical Specifications: Unless otherwise indicated, all limits apply for V

IN

= V

REG

+ 0.3V to 6V, T

A

= -40°C to +85°C.

Typical values are at +25°C, V

IN

= [V

REG

 (typical) + 1.0V]

Parameters

Sym

Min

Typ

Max

Units

Conditions

Note 1:

The value is ensured by design and not production tested.

2:

The maximum available charge current is also limited by the value set at PROG1 input.

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MCP73871

Charge Transistor ON-Resistance

ON-Resistance

R

DSON_

200

m

V

DD

= 4.5V, T

J

= 105°C

BAT-to-OUT Pass Transistor ON-Resistance

ON-Resistance

R

DS_ON

200

m

V

DD

= 4.5V, T

J

= 105°C

Battery Discharge Current

Output Reverse 
Leakage Current

I

DISCHARGE

30

40

µA

Shutdown
(V

BAT

< V

DD

< V

UVLO

)

30

40

µA

Shutdown (0 < V

DD

< V

BAT

)

30

40

µA

V

BAT 

= Power Out, No Load

-6

-13

µA

Charge Complete

Status Indicators - STAT1 (LBO), STAT2, PG

Sink Current

I

SINK

16

35

mA

Low Output Voltage

V

OL

0.4

1

V

I

SINK

= 4 mA

Input Leakage Current

I

LK

0.01

1

µA

High Impedance, V

DD

 on pin

Low Battery Indicator (LBO)

Low Battery Detection 
Threshold

V

LBO

Disable

V

BAT

> V

IN

, PG = Hi-Z

T

A

= -5°C to +55°C

2.85

3.0

3.15

V

2.95

3.1

3.25

V

3.05

3.2

3.35

V

Low Battery Detection 
Hysteresis

V

LBO_HYS

150

mV

V

BAT

 Low-to-High

PROG1 Input (PROG1)

Charge Impedance 
Range

R

PROG

1

20

k

PROG3 Input (PROG3)

Termination Impedance 
Range

R

PROG

5

100

k

PROG2 Input (PROG2)

Input High Voltage Level

V

IH

1.8

V

Input Low Voltage Level

V

IL

0.8

V

Input Leakage Current

I

LK

0.01

1

µA

V

PROG2

= V

DD

Timer Enable (TE)

Input High Voltage Level

V

IH

1.8

V

Note 1

Input Low Voltage Level

V

IL

0.8

V

Note 1

Input Leakage Current

I

LK

0.01

1

µA

V

TE

= V

DD

DC CHARACTERISTICS (CONTINUED)

Electrical Specifications: Unless otherwise indicated, all limits apply for V

IN

= V

REG

+ 0.3V to 6V, T

A

= -40°C to +85°C.

Typical values are at +25°C, V

IN

= [V

REG

 (typical) + 1.0V]

Parameters

Sym

Min

Typ

Max

Units

Conditions

Note 1:

The value is ensured by design and not production tested.

2:

The maximum available charge current is also limited by the value set at PROG1 input.

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Chip Enable (CE)

Input High Voltage Level

V

IH

1.8

V

Input Low Voltage Level

V

IL

0.8

V

Input Leakage Current

I

LK

0.01

1

µA

V

CE

= V

DD

Input Source Selection (SEL)

Input High Voltage Level

V

IH

1.8

V

Input Low Voltage Level

V

IL

0.8

V

Input Leakage Current

I

LK

0.01

1

µA

V

SEL

= V

DD

Thermistor Bias

Thermistor Current 
Source

I

THERM

47

50

53

µA

2 k

 < R

THERM

< 50 k

Thermistor Comparator

Upper Trip Threshold

V

T1

1.20

1.24

1.26

V

V

T1

 Low-to-High

Upper Trip Point 
Hysteresis

V

T1HYS

-40

mV

Lower Trip Threshold

V

T2

0.23

0.25

0.27

V

V

T2

 High-to-Low

Lower Trip Point 
Hysteresis

V

T2HYS

40

mV

Thermal Shutdown

Die Temperature

T

SD

150

C

Die Temperature 
Hysteresis

T

SDHYS

10

C

DC CHARACTERISTICS (CONTINUED)

Electrical Specifications: Unless otherwise indicated, all limits apply for V

IN

= V

REG

+ 0.3V to 6V, T

A

= -40°C to +85°C.

Typical values are at +25°C, V

IN

= [V

REG

 (typical) + 1.0V]

Parameters

Sym

Min

Typ

Max

Units

Conditions

Note 1:

The value is ensured by design and not production tested.

2:

The maximum available charge current is also limited by the value set at PROG1 input.

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MCP73871

AC CHARACTERISTICS

Electrical Specifications: Unless otherwise indicated, all limits apply for V

IN

= 4.6V to 6V.

Typical values are at +25°C, V

DD

= [V

REG 

(typical) + 1.0V]

Parameters

Sym

Min

Typ

Max

Units

Conditions

UVLO Start Delay

t

START

5

ms

V

DD

 Low-to-High

Current Regulation
Transition Time Out of Precondition

t

DELAY

10

ms

V

BAT

< V

PTH

 to V

BAT

> V

PTH

Current Rise Time Out of Precondition

t

RISE

10

ms

I

OUT

 Rising to 90% of I

REG

Precondition Comparator Filter Time

t

PRECON

0.4

1.3

3.2

ms

Average V

BAT

 Rise/Fall

Termination Comparator Filter Time

t

TERM

0.4

1.3

3.2

ms

Average I

OUT

 Falling

Charge Comparator Filter Time

t

CHARGE

0.4

1.3

3.2

ms

Average V

BAT

 Falling

Thermistor Comparator Filter Time

t

THERM

0.4

1.3

3.2

ms

Average THERM Rise/Fall

Elapsed Timer
Elapsed Timer Period

t

ELAPSED

0

Hours

3.6

4.0

4.4

Hours

5.4

6.0

6.6

Hours

7.2

8.0

8.8

Hours

Status Indicators
Status Output Turn-off

t

OFF

500

µs

I

SINK

= 1 mA to 0 mA

Status Output Turn-on

t

ON

500

µs

I

SINK

= 0 mA to 1 mA

Note 1:

Internal safety timer is tested based on internal oscillator frequency measurement.

TEMPERATURE SPECIFICATIONS

Electrical Specifications: Unless otherwise indicated, all limits apply for V

IN

= 4.6V to 6V.

Typical values are at +25°C, V

DD

= [V

REG 

(typical) + 1.0V]

Parameters

Sym

Min

Typ

Max

Units

Conditions

Temperature Ranges
Specified Temperature Range

T

A

-40

+85

°C

Operating Temperature Range

T

J

-40

+125

°C

Storage Temperature Range

T

A

-65

+150

°C

Thermal Package Resistances
Thermal Resistance, 20LD-QFN, 4x4

JA

50

°C/W

4-Layer JC51-7 Standard Board,
Natural Convection

JC

8

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/20002090D-html.html
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MCP73871

DS20002090D-page 10

 2008-2018 Microchip Technology Inc.

NOTES:

Maker
Microchip Technology Inc.
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