锂电池保护IC应用培训资料

1、1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：Ver1.02For 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3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。台系台系IC（DW01+、CS213、HY2110系列。）系列。） 主要针对低成本的锂电池保护方案、与理光

2、R5402、精工S-8261系列IC引脚定义相同。日系日系IC（精工（精工S-8261系列、理光系列、理光R5402系列）系列） 主要针对高成本（高端客户）的锂电池保护方案R5402N系列系列 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）。双节理光双节理光R5460N & K 系列系列、精工、精工S8242系列系列 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。

3、4保护器件MOS管市场定位低端低端MOS管以大陆为主：南科、光宇管以大陆为主：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）中端中端MOS管以台系为主：管以台系为主：AOS、勤益、茂达、勤益、茂达、华茂粤等华茂粤等 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。高端高端MOS管以日系为主：日本东芝、三洋、松下、管以日系为主：日本东芝、三洋、松下、NEC、飞利浦等、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。5Ricoh锂电池保护IC型号命名规

4、则1R5400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，

5、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）6锂电池保护IC型号命名规则2R5401N134DA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

6、)放电时过电流保护延时tVdet4 (ms)充电时过电流保护延时VshortVshort短路保护检测电压TshortTshort短路保护延时52012161.300300uS7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）：0.1uAR5401N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）：0.1uAR5402N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(

7、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）：0.1uA8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：0.1uADW01+工作耗流情况 工作耗电流： 3.

8、0uA （typ） 6.0uA（max） 休眠模式:0.1uA9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（PLP1616-6 1.6*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 10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

9、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11IC保护原理Over-charge detector4.25VChargerCurrent directionBattery Pack100VVDDVSSCOUT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。过充电保护过充电保护12 Over-discharge detector 2.3V Load

10、 Current Direction Battery Pack VDD VSS DOUT 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过放电保护13 Excess Current / Short Circuit Detector Excess Load Current or Short Circuit Current Direction Battery Pack V- VSS DOUT IC 过放电流检测是通过对 V-脚与 VSS 脚的电压差来做参考的，

11、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)=25m,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过放电电流保护护14VDDV-COUTDOUTVSSDSR 5426 S eri esC hargerC harging currentRi

12、coh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过充电电流保护15OSCCOUNTERR5421 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

13、时间来供选择：250ms,1s, or 5s. ( 1s ; Typ.)延时电容内置外置延时电容外置延时电容For过充电延时过充电延时16 VDD V- COUT DOUT VSS DS R5426 Series 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. 200400s外置延时电容外置延时电容For短路延时短路延时延时电容内置17锂电池保护IC工作模式Auto Release（自恢复） 版本过充保护：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

14、续对电芯进行充 电，从而达到保护效果。解除保护条件解除保护条件 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：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。解除保护条件解除保护条件 方法1：接充电器的情况下，只要高过Vdet2

15、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。18锂电池保护IC工作模式Latch Mode（锁定） 版本过充保护：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Vdet1 2、必须移除充电器 过放保护

16、：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。解除保护条件解除保护条件 连接充电器即可解除保护。19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。20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21选型比较针对过充电电压要求比较高

17、针对过充电电压要求比较高*R5400N，R5402N，R5405K不能Pin To Pin。*R5405N 、R5402N Pin To Pin。22选型比较针对过放电电流比较小针对过放电电流比较小*R5400N，R5402N，R5405K不能替代。*R5426N和R5402N以及R5405N可以替代，过放电小电流适合目前市场上消耗电流比较小的产品，例如：蓝牙耳机、MP3(不支持彩屏显示）等。23选型比较针对过放电电流比较大针对过放电电流比较大* R5400N，R5402N不能替代，适合目前市场上对负载电流要求比较大的产品，例如：PMP、MP4、DSC、DV、3G手机等。24选型比较针对过放电

18、电压比较高针对过放电电压比较高*适合锂聚合物电芯，适合MP3等产品25推荐设计n从图例可以看到会有21V左右的电压窜到Cout脚位，造成IC误动作更严重会导致IC的损坏。关于充电器反关于充电器反接接26推荐设计n从图例可以看到如果要做到防止客户因为反接充电器所造成的误动作，只需在Cout脚串接一颗电阻并在Mos管两端并接一个二极管就可以避免IC误动作。n注意：如果是R5402系列时Cout端所串接电阻不建议大过10K，如果电阻太大有可能会与IC内部产生一个高通滤波器导致Dout出现不规则脉冲波形从而误动作。防止充电器反防止充电器反接接27推荐设计从图例A可以看到如果V-端电阻靠近IC，那么这个

19、属于正确设计方式。图例B看到V-端电阻远离IC V-端，这样属于错误的设计理念。n高频干扰的问题高频干扰的问题28推荐设计n针对高频干扰导致IC误动作问题，最好解决方法就是在PCB Layout时尽量做到将图例中红色线条标识的线路尽可能的短，器件尽可能的靠近IC。n关于高频干扰的解决方法关于高频干扰的解决方法29推荐设计产品ESD设计注意事项aPCB Layout （其中PCB设 计最为主要）。b外围器件的选型cIC承受ESD的能力ESD注意事项30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 31参数特点R5460基本特征基本特征最大输入电压：最大输入电压：30V低耗流：低耗流：4.0uA 过放电保护自恢复模式：过放电保护自恢复模式： 1.2uA(Typ) 过放电保护锁定模式过放电保护锁定模式 ： 0.1uA(Max)内置延迟时间电路：不需要外接延时电容内置延迟时间电路：不需要外接延时电容支持支持0V起充起充封装封装: SOT-23-6、PLP1820-6 32双节保护IC命名规则R5460命名方式命名方式 R5460N202AA：N：代表封装（N、SOT-23-6;K、PLP1820-6) 202：代表参数版本 A：代表延时 A：代表功能版本 （A过充保护，过放保护自恢复；B 过充保护自恢复，过