特性
專用于 4 串鋰/鐵/鈉電池的保護芯片,內置有高精度電壓檢測電路和電流檢測電路。通過檢測各節電池的電壓、充放電電流及溫度等信息,實現電池過充電、過放電、均衡、斷線、低壓禁充、放電過電流、短路、充電過電流和過溫保護等功能,放電過流保護延時外置電容可調,其他保護延時內置。
功能框圖
引腳
引腳號 | 符號 | 描述 |
---|---|---|
1 | VCC | 正電源輸入端子、電池 1 的正電壓連接端子 |
2 | VNC | 電池 1 的正電壓連接端子 |
3 | VNC | 電池 1 的正電壓連接端子 |
4 | VNC | 電池 1 的正電壓連接端子 |
5 | VC1 | 電池 1 的正電壓連接端子 |
6 | VC2 | 電池 1 的負電壓、電池 2 的正電壓連接端子 |
7 | VC3 | 電池 2 的負電壓、電池 3 的正電壓連接端子 |
8 | VC4 | 電池 3 的負電壓、電池 4 的正電壓連接端子 |
9 | VSS | 芯片地、電池 4 的負電壓連接端子 |
10 | TEC | 放電過流延時調節端子 |
11 | RTS | 接 NTC,用于溫度檢測 |
12 | RTV | 接電阻到 RTS 端子,用于設置保護溫度 |
13 | VINI | 過流檢測端子 |
14 | DO | 放電 MOS 控制端子 |
15 | CO | 充電 MOS 控制端子 |
16 | VM | 充電器及負載檢測端子 |
原理圖
注意:
- 如非上述兩種典型應用方案應用,請咨詢我司FAE。
- 其它特殊應用電路需要更改部分BOM,例如P充N放方案、超大電流充放電等。
- RCO、RDO、RPD等電阻的值需要結合MOSFET的器件參數和系統級功能需求進行調試。
- 上述參數有可能不經預告而作更改。
- 上述IC的原理圖以及參數并不作為保證電路工作的依據,請在實際的應用電路上進行充分的實測后再設定參數。
功能說明
1.過充電
任意一節電池電壓上升到 VOC 以上并持續一段時間超過 TOC,CO 端子的輸出就會反轉,將充電控制 MOS 管關斷,停止充電,這稱為過充電狀態。所有電池電壓降低到過充電解除電壓 VOCR 以下并持續一段時間超過 TOCR,過充電狀態解除,恢復為正常狀態。若此時連接負載 VVM > 0.1V(典型值),當所有電池電壓降低到過充電保護電壓 VOC 以下時,過充電狀態解除,恢復為正常狀態,此功能稱作負載檢測功能。
2.過放電
任意一節電池電壓降低到 VOD 以下并持續一段時間超過 TOD,DO 端子的輸出就會反轉,將放電控制 MOS 管關斷,停止放電,這稱為過放電狀態。所有電池電壓上升到過放電解除電壓 VODR 以上,且 VM 電壓小于 3.0V(典型值),并持續一段時間超過 TODR,過放電狀態解除,恢復為正常狀態。若此時連接充電器 VVM < -0.1V(典型值),當所有電池電壓上升到過放電保護電壓(VOD)以上時,過放電狀態解除,恢復為正常狀態,此功能稱作充電器檢測功能。
3.放電過電流
電池處于放電狀態時,VINI 端電壓隨著放電電流的增大而增大,當 VINI 端電壓高于 VEC1 并持續一段時間超過 TEC1,芯片認為出現了放電過流 1;當 VINI 端電壓高于 VEC2 并持續一段時間超過 TEC2,芯片認為出現了放電過流 2;當 VINI 端電壓高于 VSHORT 并持續一段時間超過 TSHORT,芯片認為出現了短路。上述 3 種狀態任意一種狀態出現后,DO 端子的輸出就會反轉,將放電控制 MOS 管關斷,停止放電。進入放電過流保護狀態后,斷開負載且 VVM < 3.0V,放電過流保護解除,恢復為正常狀態。
4.充電過電流
正常工作狀態下的電池,在充電過程中,如果 VINI 端子電壓低于充電過流保護電壓(VCHA),且這種狀態持續的時間超過充電過流保護延遲 TCHA,將充電控制 MOS 管關斷,停止充電,這種狀態稱為充電過流狀態。進入充電過流保護狀態后,如果斷開充電器且 VVM>VCHA,充電過電流狀態被解除,恢復為正常狀態。
5.過溫保護
充放電過程中,電芯溫度過高或過低都會給電芯帶來損壞,因此需要通過熱敏電阻 RNTC 用于感知溫度變化,當達到設定的保護溫度,且維持一段時間后,即發生溫度保護,將充電或放電 MOS 管關斷,實現對電芯充放電高低溫的保護。
當 VINI 端小于 4mV 時,芯片默認識別為充電狀態,若檢測到溫度高于充電高溫保護溫度 TCH,且持續時間超過 DTCH,則關斷充電 MOS 管,充電高溫保護遲滯溫度為 5°C。若檢測到溫度低于充電低溫保護溫度 TCL,且持續時間超過 DTCL,則關斷充電 MOS 管,充電低溫保護遲滯溫度為 5°C。
當 VINI 端大于 4mV 時,芯片識別為放電狀態,若檢測到溫度高于放電高溫保護溫度 TDH,且持續時間超過 DTDH,則同
時關斷充放電 MOS 管,放電高溫保護遲滯溫度為 10°C。若檢測到溫度低于放電低溫保護溫度 TDL,且持續時間超過 DTDL,則同時關斷充放電 MOS 管,放電低溫保護遲滯溫度為 10°C。
RTS 連接電阻 RNTC 選用 B 值=3950,常溫 100kΩ@25°C 的電阻,RTV 連接電阻 RT 用于設置高溫保護溫度。RT 電阻大小為所需 TCH 所對應的 NTC 阻值的 3 倍,放電高溫保護溫度與充電高溫保護具有一一對應關系,具體設置如下:
CM1341 系列具有 NTC 斷線保護功能,若 RTV 連接電阻,NTC 斷線后芯片會進入 NTC 斷線保護狀態,CO、DO 端子的輸出均會反轉;如不使用溫度保護功能,可將 RNTC 與 RT 各接 100kΩ電阻即可。
6.斷線保護
正常狀態下,若芯片管腳 VC1~VC4 中任意一根或多根與電芯的連線斷開,芯片則檢測判斷為發生斷線狀態,強制將 CO、 DO 輸出電平反轉,同時關斷充、放電 MOS,禁止充電與放電,此狀態稱為斷線保護狀態。若斷線前接有負載,當斷開的連線重新正確連接后,需要斷開負載且 VVM < 3.0V,芯片退出斷線保護狀態。
7.低壓禁充功能
CM1341 系列提供低壓禁充功能可選,具備低壓禁充功能的 IC 在檢測到任意節電池電壓低于 VLV 并持續一段時間超過 TLV,CO 端子的輸出就會反轉,將充電控制 MOS 管關斷,停止充電。所有電池電壓回升到 VLVR 以上并持續一段時間超過
TLVR,低壓禁充狀態解除,恢復為正常狀態。
8.均衡功能
CM1341 系列內置電池均衡功能,內部均衡電阻 600Ω,通過外部電壓采樣電阻調節均衡電流,推薦外部電壓采樣電阻 100 ~ 1000Ω,如需大電流均衡可外部增加均衡電路擴流,均衡電流由外部均衡電阻決定。正常狀態下,任意一節電池電壓高于均衡檢測電壓(VBAL),其余電池電壓低于均衡檢測電壓(VBAL),超過均衡啟動延遲時間(TBAL),CM1341 開始均衡。
均衡停止條件:
- 所有電池電壓低于均衡檢測電壓(VBAL);
- 所有電池電壓高于均衡檢測電壓(VBAL);
- CM1341 進入休眠狀態,斷線保護狀態,放電溫度保護狀態;
CM1341 采用奇偶通道分時均衡,均衡功能不影響正常的電池電壓采樣,當同時開啟多路均衡通道,奇數通道會先進入均衡狀態,偶數通道在下一個周期進入均衡狀態,具體電池電壓采樣和均衡開啟時序圖如下:
9.放電過流延遲時間設置
CM1341 系列放電過流保護延時可通過外置電容調節。放電過流 1 與放電過流 2 保護延時時間比例為 10:1, 延遲時間與
CTEC 可按如下公式進行設置:
TEC1 (ms) = 10*CTEC (nF), TEC2 = TEC1/10,
可參考如下表格設定:
10.電池端子連接順序
為了保證 CM1341 工作正確,請按照下述建議的順序連接各個電池端子,否則需要在上電完成后把芯片 VCC 管腳短路到 VSS 管腳 1ms 以上進行激活,以確保芯片正常工作。
- 連接 VSS
- 連接 VCC
- 連接其他電池端子