锂电池保护IC应用培训资料

电源管理锂电池保护编写：xrg时间：2009-10-23修改时间：2009-10-23版本：Ver1.0For锂电保护IC锂电保护IC市场定位保护器件MOS市场定位Ricoh锂电池保护IC型号命名规则保护IC耗流特点锂电池保护IC特点IC保护原理延时电容内置锂电池保护IC工作模式平衡电路原理双节锂电保护方案*双节保护IC参数特点*双节保护IC命名规则*双节保护IC参数表锂电保护IC市场定位内置高精度电压检测电路和延迟电路，是用于锂离子/锂聚合物可充电电池的保护IC。台系IC（DW01+、CS213、HY2110系列。）主要针对低成本的锂电池保护方案、与理光R5402、精工S-8261系列IC引脚定义相同。日系IC（精工S-8261系列、理光R5402系列）主要针对高成本（高端客户）的锂电池保护方案R5402N系列主要针对要求功能齐全的锂电池保护方案（内置过充电电流保护检测电路）、其他IC无过充电流保护检测功能。R5405N/K系列主要针对小封装，主要应用于客户对空间极为敏感的锂电池保护方案（适合应用在蓝牙MP3等产品上）。双节理光R5460N&K系列、精工S8242系列主要针对双节串联的锂电池保护方案，两种IC封装引脚相同可以直接替换。精工产品价格较低使用量易采购。保护器件MOS管市场定位低端MOS管以大陆为主：南科、光宇主要针对低成本的锂电池保护方案、因此产品晶片稍差、封装工艺不成熟、发热严重，内阻大。可用低端小电流产品（如MP3类）中端MOS管以台系为主：AOS、勤益、茂达、华茂粤等主要针对中端客户的锂电池保护方案、此产品技术一般大多数不带ESD保护功能，性能一般。高端MOS管以日系为主：日本东芝、三洋、松下、NEC、飞利浦等主要针对高端客户锂电池保护方案、此类产品带ESD保护、产品一致性好。Ricoh锂电池保护IC型号命名规则1R5400命名方式R5400N101CA：N：代表封装、101：代表电压版本、C：代表延迟时间、A:代表功能定义（A支持0V起充，B不支持0V起充）R5402命名方式R5402N101KD：N：代表封装、101：代表电压版本、K：代表延迟时间、D:代表功能定义（B支持过充电锁定，过放电自恢复、C支持过充电锁定，过放电锁定、D支持过充电自恢复，过放电自恢复）R5403N命名方式（NEW）R5403N120EC：N：代表封装、120：代表电压版本、E：代表延迟时间、C:代表功能定义（C支持过充电锁定，过放电自锁定、支持0V起充、D支持过充电、过放电恢复，支持0V起充、E支持过充电自恢复，过放电自锁定，支持0V起充、F支持过充电、过放电恢复不支持0V起充）R5405命名方式(NEW)R5405K106EC：K:代表封装、106:代表电压版本、E:代表延迟时间、C:代表功能定义（C支持过充电锁定，过放电锁定，支持0V起充、D支持过充电自恢复，过放电自恢复、支持0V起充、F支持过充电自恢复，过放电自恢复，不支持0V起充）tVdet1(s)过充电保护延时tVdet2(ms)过放电保护延时tVdet3(ms)放电时过电流保护延时tVdet4(ms)充电时过电流保护延时Ａ0.25s20ms12ms1000msB1s20ms6ms16msC1s20ms12ms16msD5s20ms12ms16msE1s20ms6ms8msF0.25s20ms12ms16msG5s20ms6ms8msK1s20ms12ms8ms锂电池保护IC型号命名规则2R5401N134DA命名方式N：代表封装、134：代表电压版本、D:代表延迟时间、A:代表功能定义（A支持过充电自恢复、过放电锁定）tVdet1(s)过充电保护延时tVdet2(ms)过放电保护延时tVdet3(ms)放电时过电流保护延时tVdet4(ms)充电时过电流保护延时Vshort短路保护检测电压Tshort短路保护延时52012161.300300uS锂电池保护IC耗流R5400N工作耗流情况工作耗电流：3.5uA（支持0V起充）4.0uA（不支持0V起充）休眠模式（支持过放保护不自恢复）：0.1uAR5401N工作耗流情况工作耗电流：4.0uA（支持0V起充）休眠模式（支持过放保护不自恢复）：0.1uAR5402N工作耗流情况工作耗电流：4.0uA休眠模式（C版本支持过放保护锁定）：0.1uA休眠模式（B/D版本支持过放保自恢复）：1.2uA(Typ)、2.0uA(Max)R5403N工作耗流情况工作耗电流：4.0uA休眠模式（C版本支持过放保护锁定）：0.1uA休眠模式（D/F版本支持过放保自恢复）：1.2uA(Typ)、2.0uA(Max)R5405K工作耗流情况工作耗电流：4.0uA休眠模式（C版本支持过放保护锁定）：0.1uAR5407/R5408/R5409K工作耗流情况工作耗电流：4.0uA休眠模式（C版本支持过放保护锁定）：0.1uA锂电池保护IC耗流S-8261工作耗流情况工作耗电流：3.5uA（typ）4.0uA（max）休眠模式：0.1uADW01+工作耗流情况工作耗电流：3.0uA（typ）6.0uA（max）休眠模式:0.1uA锂电池保护IC特点多重保护（支持过充电电流保护）过充电保护、过放电保护、过电流保护、短路保护。内置延时（简化PCB器件的布局）高耐压，低耗流功能细分（分自恢复和锁定2个模式）小封装（PLP1616-61.6*1.6*0.6mm)、常规有SOT23-6封装符合不同产品的需求新Item内置反向充电保护功能保护IC是通过监视VDD与VSS之间的电池电压以及V-和VSS之间的电压差来进行控制充电和放电。电池电压在过充电电压以下（Vdet1）并且在过放电电压以上（Vdet2）、V-端电压在过充电电流检测电压以下（Vdet4）并且在过放电电流检测电压以上（Vdet3）的情况下，进行充电和放电控制的Mosfet均被打开。这被视为通常工作状态，可以自由的进行放电和充电。IC保护原理IC保护原理Over-chargedetector4.25VChargerCurrentdirection流れる方向BatteryPack100VVDDVSSCOUT当IC检测到电芯电压在4.25V（±25mV）并一直保持在延时范围之内（tVdet1：1S）时保护IC会将Cout脚位电平由H变L从而切断充电回路。但是电流还是会通过寄生二极管对负载继续放电。过充电保护Over-dischargedetector2.3VLoadCurrentDirectionBatteryPackVDDVSSDOUT当电芯电压下降到2.3V（2.5%）并保持在延时范围之内（tVdet2：20mS）时保护IC会将Dout脚电平由H变L从而切断电池的放电回路。IC保护原理过放电保护ExcessCurrent/ShortCircuitDetectorExcessLoadCurrentorShortCircuitCurrentDirectionBatteryPackV-VSSDOUTIC过放电流检测是通过对V-脚与VSS脚的电压差来做参考的，所以当V－脚检测到0.2V（30mV）并在IC所要求的延时范围内时，就会通过Dout脚位来切断放电回路。IC所能够做到的放电电流也需要取决于Mosfet的内阻。计算公式：V-(过电流检测电压)=I(放电电流)*Rds(on)*2假设V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,则保护电流的大小为I=4A注：短路电流检测一样要求只是IC的短路电流检测电压会比较大（R5402Vshort：0.8V）。IC保护原理过放电电流保护VDDV-COUTDOUTVSSDSR5426SeriesChargerChargingcurrentRicoh锂电保护IC从R5426开始基本都会有过充电电流保护功能。主要是在使用有问题的充电器或者充电器损坏造成大电流冲击时可以对电芯多一重保护。因为对于充电来说是逆电流进行充电，所以V-检测到的就是一个负电压，当大电流对电芯进行充电时V-检测到的电压如果低于Vdet4时会切断充电回路（保护IC检测过充电电流保护是靠检测Mosfet两端电压差来进行判断）IC保护原理过充电电流保护OSCCOUNTERR5421系列外部延时电容是针对过充来增加的.R5426系列针对过充部分内置计数器以及延时电容.所以R5426不需要外部延时电容，如果需要不同的延迟时间Ricoh会给出不同的延迟时间来供选择：250ms,1s,or5s.(1s;Typ.)延时电容内置外置延时电容For过充电延时VDDV-COUTDOUTVSSDSR5426Series在外部电容短路时会产生浪涌电流R5426可以省去这个外部延时电容延迟时间：TYP.200~400μs外置延时电容For短路延时延时电容内置锂电池保护IC工作模式AutoRelease（自恢复）版本过充保护：当充电器对电池进充电时,电池电压会缓步上升，当达到Vdet1时，保护IC会动作、此时Cout的电平会由高电平转为低电平，使充电器无法继续对电芯进行充电，从而达到保护效果。解除保护条件方法1：当充电器一直连着的状态下电芯电压低于Vrel1时充电器又会给电池进行充电。方法2：只要是重新连接充电器情况下就会继续充电（当进入过充保护只要拔下充电器就会解除保护）。注：接上充电器，只要符合以上任何一种情况，Cout电平会由低电平转为高电平，从而达到解除保护。过放保护：当电池经由负载放电，电芯电压会持续下降达到Vdet2以下时，保护IC会进行保护动作、此时Dout脚位会由高电平变为低电平，从而关断Mosfet使电芯无法继续对负载进行放电。解除保护条件方法1：接充电器的情况下，只要高过Vdet2既可以解除保护方法2：不接充电器的情况下，电芯电压必须高过Vrel2才能解除保护注：接上充电器或电芯电压高过Vrel2时，Dout会由低电平变为高电平从而使Mosfet导通可以继续让电芯对负载进行放电。锂电池保护IC工作模式LatchMode（锁定）版本过充保护：当充电器对电池进充电时,电池电压会缓步上升，当达到Vdet1时，保护IC会动作、此时Cout的电平会由高电平转为低电平，使充电器无法继续对电芯进行充电，从而达到保护效果。解除保护条件必须要符合两项条件才能解除保护（Cout由低电平变为高电平）1、电芯电压低于Vdet12、必须移除充电器过放保护：当电池经由负载放电，电芯电压会持续下降达到Vdet2以下时，保护IC会进行保护动作、此时Dout脚位会由高电平变为低电平，从而关断Mosfet使电芯无法继续对负载进行放电。解除保护条件连接充电器即可解除保护。平衡电路原理对多串电池进充电时,电池电压会缓步上升，当电池电压不均衡的情况下其中有一电池先充满达到4.2V时，此节平衡监控IC会动作、Cout的电平会由高电平转为低电平（平衡电路控制MOS管采用PMOS由低电平开启），启动平衡电路分流将部份电流分给前后端电池。平衡电路原理先到达4.2V时，平衡电路开启，分流如红线走向选型比较针对过充电电压要求比较高*R5400N，R5402N，R5405K不能PinToPin。*R5405N、R5402NPinToPin。CodeNumberPackageVdet1(V)Vrel1(V)Vdet2(V)Vrel2(V)Vdet3(V)Vdet4(V)tVdet1(s)tVdet2(ms)tVdet3(ms)tVdet4(ms)0V起充MODER5400N120CASOT-23-54.325-2.300-0.150-12012-是锁定R5402N120KDSOT-23-64.3254.1252.3003.0000.150-0.100120128是自释放R5402N102KDSOT-23-64.3504.1502.5003.0000.200-0.100120128是自释放R5405N/K120CCPLP1616-64.325-2.300