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/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。MAX1894/MAX1924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。MAX1894/MAX1924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

2、即可实现保护功能。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30µA)和超低关断电流(典型值0.8µA)，可以防止电池过放电。MAX1894X用于4节串联电池组的保护，无保护门限滞回。MAX1924V和MAX1

3、924X具有保护门限滞回，分别用于3节和4节串联电池组的保护。关键特性· ±0.5%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· 0.8µA (典型值)关断电流防止电池过放电· 30µA (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:Part NumberB

4、attery TypeParameters MeasuredBattery ProtectionVSUPPLY(V)VSUPPLY(V)Oper. Temp.(°C)minmaxMAX1924 3-4 Cell Li-IonCurrentTimeVoltageOver-CurrentOver/Under Voltage420-40 to +85图表引脚配置1应用/使用MAX1894/MAX1924用于保护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

5、动器使外接的P沟道MOSFET关断，电池组充放电终止。外接MOSFET采用共源极接法，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MOSFET导通，通过MOSFET和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，

6、外加高电平时，外接的3只MOSFET关断，器件进入关断状态，电池组停止充放电。应用中，MAX1894X用于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。MAX1924X也用于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。MAX1924V用于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

7、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MOSFET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30A，连续功耗667mW，关断状态下输入电流0.8A，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封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4085，存贮温度范围65150。3引脚排列及功能图1引脚排列MAX1

8、894/MAX1924引脚排列如图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保护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PKN之

9、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PKN脚；脚13（TKO）涓流充电驱动器输出脚，接外部涓流充电控制P沟道MOSFET的栅极；脚14（CGO）快速充电驱动器输出脚，接外部快速充电控制MOSFET的栅极；脚15（DSO）放电驱动器输出脚，接外部放电控制P沟道MOSFET的栅极；脚16（SRC）外接MOSFET的共源极接点，提供DSO、TKO和CGO驱动器所需的栅极偏压。4基本工作原理MAX1894/MAX19

10、24内部框图如图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的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MOSFET导通，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MOSFET关断，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MOSFET关断，电池组

11、停止放电。电流取样电阻Rsense两端电压通过脚PKN和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MOSFET关断，当放电电流过大时，放电控制MOSFET关断，因而可防止电池组因充放电电流过大而损坏。图2MAX1894/MAX1924内部框图图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41关断状态当电池组未接充电器，关断脚SHDN为高电平或某一单体电池的电压低于欠压（过放电）保护值时，则器件进入关断状态，所有外接MOSFET关断，脚Vcc的电流只有0.8A，只要没有充电电压

12、加到电池组，MOSFET共源极电压USRC将低于电池组电压，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。42正常工作状态有备用状态（典型输入电流只有29A）和取样状态（典型输入电流只有160A）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

13、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51涓流充电电路设计MAX1894/MAX1924组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MOSFET导通，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RTKO由充电器输出电压UCHRG和电池组电压UPACK等参数决定：RTKO=如果不需要涓流充电功能，脚CGO应悬空，脚TKO应接到外接过充保护MOSFET的栅极，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

14、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。52 MOSFET驱动器保护电路电路中三只外接MOSFET的源极都接在脚SRC。当MOSFET关断时，不要外接上拉电阻就可将栅极电压提升到脚SRC的电压；当MOSFET导通时，芯片内的嵌位电路可将栅源电压限制在14V，因此，可以选用最高栅源电压为20V的MOSFET。图5没有涓流充电功能的典型应用电路53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IOC=（1）过放电过流保护门限值IOD为IOD=（2）电池组短路

15、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IPS=（4）式中：UCELL为单体电池的电压；RDSON.DSO为放电控制MOSFET的通态电阻；RDSON.CGO为充电控制MOSFET的通态电阻；RCELL单体电池的内阻；NS电池组串联电池数；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PPS=×Rsense(5)因此应当选用功率大于PPS的电流取样电阻Rsense。54外接MOSFET选择电路中外接MOSFET作开关用，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MOSFE

16、T，通常，快速充电控制和放电控制MOSFET的要求是相同的，可以选用同一型号的MOSFET，涓流充电控制MOSFET可选用小信号型MOSFET。由于器件内部的MOSFET驱动器栅源极箝位电压Ugs为20V，因此可选用最高Ugs为20V的MOSFET。确保漏源极电压高于电池组电压。MOSFET的功耗P=I2RDSON通常，MOSFET的额定功耗均大于上述计算值，若单只MOSFET额定功耗不能满足要求，可采用两只或多只并联。55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

17、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30A，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0.1F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2.2F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、B2P、B3P和B4P。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串入一只电阻，为了不影响过压取