MAX1894-MAX1924高级锂离子电池保护器IC(中文版资料)

1、MAX1894/MAX1924高级锂电池组保护器状况型号状况MAX1894该产品已不再生产MAX1924状况：生产中。概述MAX1894/MAX1924MAX1894/MAX1924MAX1894/MAX1924是锂离子/锂聚合物（Li+）电池组保护芯片，用于 3节或4节串联Li+电池组。 监视每节电池的电压并防止出现过压/欠压，有效延长了 Li+电池的工作寿命还提供过充电流/过放电流和电池组短路等故障保护。故障发生时，板上驱动器控制外部P沟道MOSFET ,断开电池与电池组外接端子。外部 MOSFET保护管采用共源连接，无需外接上拉电阻。MAX1894/MAX1924 仅使用一个检流电阻即可

2、实现保护功能。所有的保护门限和延迟无需外部元件设置，由工厂预置。如果任何一节电池电压低于欠压门限，MAX1894/MAX1924将断开电池组与负载的连接，以防止电池组过放电。MAX1894/MAX1924 具有涓流充电功能，对过放电的电池组提供低电流通路、进行安全充电。MAX1894/MAX1924 具有两个逻辑电平输入，可以在微控制器控制下禁止MOSFET保护管和关断器件。MAX1894/MAX1924 具有低静态电流（典型值30 A）和超低关断电流（典型值0.84），可以防止电池过放 电。MAX1924V 和MAX1924X 具有保护门限滞MAX1894X用于4节串联电池组的保护，无保护门

3、限滞回 回，分别用于3节和4节串联电池组的保护。关键特性加.5%精度、4V至4.4V工厂可编程过压保护门限 ±2.0%精度、2V至3.2V工厂可编程欠压保护门限 过充/过放电流和电池组短路故障保护对过放电电池自动涓流充电完全集成的MOSFET驱动器无需上拉电阻0.8 A （典型值）关断电流防止电池过放电30M（典型值）工作电流28V （最大值）输入电压采用小尺寸16引脚QSOP封装关键特性:PartNumberBattery TypeParameters MeasuredBatteryProtectionVSUPPLY(V)VSUPPLY(V)Oper. Temp.(C)minmax

4、MAX19243-4 Cell Li-IonCurrentOver-Current420-40 to +85TimeOver/UnderVoltageVoltage图表1JPV1PA'MAX1394MAX假T-r71-L3J-llJ-5-m-T-llJ哪IC3到 gBIPlctQSOP引脚配置1应用/使用MAX1894/MAX192期于彳护3串或4串锂离子、锂聚合物电池组。通过监控每只单体电池的电 压，防止电池过充电和过放电；通过监控电池组的充放电电流，防止电流过大和负载短路而损坏电 池组。发生故障时，芯片内的驱动器使外接的P沟道MOSFE短断，电池组充放电终止。外接 MOSFET采用

5、共源极接法，无需外接上拉电阻，各种过流和短路保护由一只电流取样电阻实现，所有保护门 限值和各种保护延迟时间均由器件内部设定（厂方可根据用户要求微调），不需要任何外部元器件。电池组放电过程中，任何一只单体电池的电压低于过放电保护门限值时，器件立即切断负载， 防止电池组因过放电而损坏。电池组充电过程中，任一单体电池的电压低于过放电保护电压时，不 允许快速充电。此时，外接的涓流充电控制MOSFE用通，通过 MOSFE前一只串联电阻对电池组进行涓流充电。工作中，外部微处理器控制器件的两个逻辑电平输入脚，外加低电平时，保护器正常工作，外 加高电平时，外接的 3只MOSFE袋断，器件进入关断状态，电池组停

6、止充放电。应用中，MAX1894X1于4只串联锂电池组保护，各种保护门限没有滞后时间，过充电电压设置为4.25V。MAX1924烛用于4只串联锂电池组保护，过充电电压设置为 4.35V ,具有一定滞后时间。MAX1924Vl于3只串联锂电池组保护，过充电电压设置为4.35V,并且各种保护门限值都具有一定的滞后时间。2主要特点和参数1）单体电池过压保护过压保护值设在4V4.4V之间，过充电保护电压精度 0.5 %;2）单体电池欠压保护欠压保护值设在2V3.2V之间，过放电保护电压精度 0.5%;3）充放电过流保护和电池组短路保护过流保护值由外接电流取样电阻设定。4）自动涓流充电电池组过放电后，单

7、体电池的电压低于欠压保护值，必须先涓流充电，待电压 高于欠压保护值后，再转入快速充电。5）器件功能齐全器件内部具有完整的MOSFE驱动电路，不需外接上拉电阻。6）静态电流和关断状态电流特别小静态工作电流典型值为30 A,连续功耗667mW关断状态下输入电流0.8 A,可防止电池组长期存放时，因自放电电流过大而损坏。7）最高输入电压 28V满足3串和4串锂电池组的要求。8）采用小型16脚QSOP寸装印刷电路板面积很小，保护板可方便地装入电池组中。9）工作温度范围宽工作温度范围40c+ 85C,存贮温度范围 65c+ 150Co3引脚排列及功能O匹肾叵区苣叵3叵 护却 C2P01PC B V H

8、I B 1 B I诃SRC 时回Cuo 23 TKo 回TO CTL 回PKN 亘BN图1引脚排列MAX1894/MAX192制脚排列如图1所示。各引脚功能如下:脚1 (B4P)接第4只单体电池的正极，采用MAX1924V呆护3串锂电池组时，应将 B4P与B3P脚短路；脚2 (Vcc)电源输入脚，通过二极管和电容器接电池组的正极；脚3 (B3P)接第3只单体电池的正极；脚4 (IC3)内部接点，应用时悬空；脚5 (B2P)接第2只单体电池的正极；脚6 (IC2)内部接点，应用时悬空；脚7 (B1P)接第1只单体电池的正极；脚8 (IC1)内部接点，应用时悬空；脚9 (BN接第1只单体电池负极和

9、电流取样电阻Rsense的上端，也是芯片的接地脚；脚10 (PKN接电池组负极，电流取样电阻Rsense接在BN和PK也间；脚11 (CTL)外部控制信号输入脚，如不需要外部控制电路或微控制器，接 PKN脚；脚12 (SHDN关断脚，加低电平时保护器正常工作，加高电平时若电池组未接入充电器，保护 电路进入关断状态，如不需要外部控制电路或微控制器，接PKNW;脚13 (峥 涓流充电驱动器输出脚，接外部涓流充电控制P沟道MOSFETJ栅极；脚14(CGO快速充电驱动器输出脚，接外部快速充电控制MOSFET勺栅极；脚15(DSO放电驱动器输出脚，接外部放电控制P沟道MOSFET勺栅极；脚16 (SR

10、。外接MOSFETJ共源极接点，提供 DSO TKO和CGQ区动器所需的栅极偏压。4基本工作原理MAX1894/MAX192衲部框图如图2所示，由单体电池电压取样电路、比较电路、？放电电流检测比较电路、故障逻辑电路和快速充电、涓流充放电控制MOSFET勺驱动电路等部分组成。单体电池电压选择器可以交替检测四只单体电池的电压，该电压与过压、欠压门限值经比较器 比较后，误差信号经状态机送入故障逻辑电路。如果各单体电池的电压均在过压值以下，欠压门限 值以上，驱动器可输出驱动信号，使快速充放电控制MOSFE寻通，电池组正常充放电。如果任意一个单体电池的电压高于过充电门限值，驱动器输出信号使快速充电控制M

11、OSFE袋断，电池组停止工作。如果任意一个单体电池的电压低于过放电保护门限值，驱动信号使放电控制MOSFE正断，电池组停止放电。电流取样电阻 Rsense两端电压通过脚 PK脚口 BN加到内部比较器的输入端，比较器输出电压经 置位/复位定时器后，也加到故障逻辑电路，故障逻辑电路通过驱动器控制外接的MOSFET当充电电流过大时，充电控制 MOSFE庆断，当放电电流过大时，放电控制MOSFE庆断，因而可防止电池组因充放电电流过大而损坏。R4PB3PCLOCKCH6 CliKHkNlIM Ik，L A t Ct I< H<fCMP-imniV>bt. l/RhStil UMr RS

12、TATE WACHI Nt0 tR AND LINDER IHRLESHOLDSCELLSELECTOR0N|I5 Ml SIIDlprHIPIMP ImVl MJ，*5i taVSHDNbIHLJVi'E RA1 I Al l II- l I ILOGICHfvfajii 一.FAULT叭K ciikm MULTuv I" h'i 卜TOITkoBIAS图2 MAX1894/MAX192衲部框图图3关断状态流程图图4具有涓流充电功能的典型应用电路VBN4.1关断状态当电池组未接充电器，关断脚SHDN高电平或某一单体电池的电压低于欠压（过放电）保护值时，则器件进入关断

13、状态，所有外接MOSFE*断，脚Vcc的电流只有0.8祖A,只要没有充电电压加到电池组，MOSFE映源极电压 USRC各低于电池组电压，即USRC<UB4P0.1V （ UB4P是第4只单体电池正极的电压），器件始终保持关断状态。电池组接入充电器后，USRC>UB4P0.1V且电池组电压高于 4.5V,则器件转入正常工作状态，开始监控各单体电池的电压和电池组充放电电流。关断状态流程图如图3所示。4. 2正常工作状态有备用状态（典型输入电流只有29 A）和取样状态（典型输入电流只有160 A）两种工作方式。器件由关断状态转入备用状态后，维持79ms即进入取样状态，开始检测每只单体电池

14、的电压，判断是否过压或欠压，取样状态维持0.5ms后，返回备用状态。正常工作中，器件将连续监控电流取样电阻Rsense两端的电压，判断是否出现充放电过流或电池组短路故障。5设计程序5. 1涓流充电电路设计MAX1894/MAX192钮成的锂电池保护电路有两个充电控制电路：快速充电电路和涓流充电电路。充电过程中，若有一只或多只单体电池的电压低于欠压保护门限值，则脚TKO变为低电平,外接涓流充电MOSFE用通，电池组开始涓流充电，如图 4所示。涓流充电电流ITKO的外接电阻RTK5充电器输出电压 UCHRG 口电池组电压UPAC熔参数决定:(Z/cHN " 5上口)RTKO=如果不需要涓

15、流充电功能，脚CG应悬空，脚TKO应接到外接过充保护 MOSFET勺栅极，如图5所示。充电器接入该保护电路后，如一只或多只单体电池的电压低于过放电门限电压，器件将不断 调整脚TKO的输出电压，改变充电电流，直到所有单体电池的电压都高于过放电门限电压。5. 2 MOSFET1动器保护电路电路中三只外接 MOSFET勺源极者B接在脚 SRG当MOSFE*断时，不要外接上拉电阻就可将栅极电压提升到脚 SRC的电压；当MOSFE号通时，芯片内的嵌位电路可将栅源电压限制在一14V,因此，可以选用最高栅源电压为一20V的MOSFET电池用+DIPIOH2IJficro-Cor troll ci池:;I，O

16、图5没有涓流充电功能的典型应用电路5. 3电流取样电阻Rsense选择工作中，Rsense检测所有电流故障并决定故障电流值。充电过流保护门限值IOC为_ iccmvIJ- .JOC= (1)过放电过流保护门限值 IOD为/ _ MJNIJ- .JOD=电池组短路电流门限值 IPS为IPS= (3)根据以上各式可选择适当的取样电阻值。实际应用中，取样电阻要消耗一定的功率，电池组短 路电流为+履一+卜：工.卢丁此PS= (4)式中：UCELL为单体电池的电压；RDSON.DSO；放电控制MOSFET勺通态电阻;RDSON.CGO；充电控制MOSFET勺通态电阻;RCELL单体电池的内阻；NS电池组

17、串联电池数；NP电池组并联电池数。在电池组短路状态下，电流取样电阻的功耗PPS为P ?iPS=x Rsense(5)因此应当选用功率大于PPS的电流取样电阻 Rsense。5. 4外接MOSFE选择电路中外接 MOSFET乍开关用，电池组充放电，应根据要求的充放电电流选择不同的P沟道MOSFET通常，快速充电控制和放电控制 MOSFET勺要求是相同的，可以选用同一型号的 MOSFET 涓流充电控制MOSFETT选用小信号型 MOSFET由于器件内部的 MOSFE驱动器栅源极箝位电压 Ugs 为一20V,因此可选用最高 Ugs为一20V的MOSFET确保漏源极电压高于电池组电压。MOSFET勺功

18、耗 P=I2RDSON通常，MOSFET勺额定功耗均大于上述计算值，若单只MOSFE颜定功耗不能满足要求，可采用两只或多只并联。5. 5去耦电路设计工作过程中电池组严重过载(如电池组短路)时，电压将低于Vcc欠压锁定门限。为此，在Vcc输入端采用二极管、 电容器构成峰值电压检测电路，如图 4图5电路所示，可保证电池电压瞬变时， 保护电路连续工作。由于器件典型输入电流只有30 dA所以D1和C6可以选用廉价的二极管和电容器，通常D1可选用额定电流为几 mA的30V肖特基二极管，滤波电容可选用0.1 F电容器。工作时为了检测充电器是否接入电池组，器件要连续监控脚B4P和SRC的电压差，为确保该电压差不受噪声干扰，在两输入脚间必须接入时间常数很小的RC滤波器，该滤波器由 R5和C5组成，通常 R5选用10 , C5选用2.2科F电容器。5.6单体电池保护与滤波为了检测每只单体电池的电压，每只电池的正极分别接到器件的脚B1P、B2R B3P和B4R当相邻两个单体电池电压输入脚短路时，为了限流，在各单体电池的正极与单体电池电压输入脚之间 应