리튬 축전지 보호용 마이크로 회로. 참조 데이터

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리튬 축전지 보호용 마이크로 회로. 참조 데이터

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휴대폰 및 기타 휴대용 전자 장치에 전원을 공급하는 최신 리튬 배터리 및 충전식 배터리는 무게와 크기 표시가 크고 에너지 강도가 높지만 동시에 충전 및 방전 조건 위반에 매우 민감합니다. 종종 의도하지 않은 이러한 위반의 결과는 에너지 용량의 상당한 손실부터 배터리의 완전한 고장까지 매우 심각할 수 있습니다. 리튬 배터리와 배터리의 비교 비용은 여전히 높습니다.

이로 인해 다소 복잡한 전자 장치가 배터리에 내장되어 배터리의 올바른 작동을 모니터링하고 최대 허용 모드를 초과하는 것을 방지합니다. 아래에는 이러한 기능을 정확하게 수행하도록 설계된 ON Semiconductor에서 생산한 마이크로 회로가 설명되어 있습니다. NCP802 시리즈 중 하나는 단일 리튬 배터리를 보호하고 MC33351A는 이러한 배터리 XNUMX개로 구성된 배터리의 안정적인 작동을 보장합니다. 해당 기능을 숙지하면 배터리를 올바르게 사용하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 종종 내장된 보호 시스템의 작동과 관련된 예상치 못한 "고장"이 발생한 후 기능을 복원하는 데에도 도움이 됩니다.

NCP802 시리즈의 마이크로 회로

NCP802SN1T1 - 소형 플라스틱 케이스 SOT-23-6(그림 1), NCP802SAN1T1 및 NCP802SAN5T1 - 더 작은 크기의 플라스틱 케이스 SON-6(그림 2) 등 여러 가지 설계 수정으로 생산됩니다.

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명칭에 인덱스 G가 추가되면 초소형 회로는 환경 친화적입니다(납이 포함되어 있지 않음). NCP802 초소형 회로의 하우징에는 KN 문자와 생산 날짜 코드와 같은 일반적인 표시만 있습니다. 모든 색인이 포함된 전체 이름은 함께 제공되는 문서에만 표시됩니다. 마이크로 회로의 핀아웃이 표에 나와 있습니다. 1.

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보호되는 리튬 이온 배터리에 장치를 연결하는 일반적인 다이어그램이 그림 3에 나와 있습니다. 삼.

리튬 배터리 보호용 IC

회로 R2C1은 DA1 칩의 전원 필터입니다. 저항 R2의 저항은 1kOhm을 초과해서는 안 됩니다. 왜냐하면 저항 R1의 전압 강하는 보호 장치의 응답 임계값을 허용할 수 없을 정도로 증가시킬 수 있기 때문입니다. 저항 R2 및 R1는 배터리 G1이 너무 많은 전압을 발생시키는 충전기에 실수로 연결되거나 잘못된 극성에 있는 경우 칩을 통한 전류를 제한합니다. 이러한 상황에서 마이크로 회로에 허용되는 전력 손실을 초과하지 않으려면 이러한 저항기의 총 저항이 1kOhm 이상이어야 합니다. 그러나 저항 R30의 저항이 XNUMXkOhm을 초과하면 허용 충전기보다 낮은 수준으로 방전된 배터리를 충전기에 연결할 때 미세 회로가 충전 모드로 들어가지 않을 수 있습니다.

전계 효과 트랜지스터 VT1 및 VT2는 배터리 G1의 충전/방전 회로에 직렬로 연결됩니다. 작동 조건에서는 둘 다 열려 있고 해당 채널의 총 저항은 이 회로에 흐르는 전류의 센서 역할을 합니다. 필요한 경우 다이어그램에 표시되지 않은 추가 저항을 트랜지스터의 드레인 단자 사이에 직렬로 연결하여 전류 보호 임계값을 낮출 수 있습니다.

트랜지스터 VT1이 닫히면 배터리 G1을 외부 부하로 방전하는 것이 불가능합니다. 그러나 충전 전류는 이 전류의 방향으로 연결된 트랜지스터에 내장된 보호 다이오드를 통해 자유롭게 흐를 수 있습니다. 마찬가지로 닫힌 트랜지스터 VT2는 충전을 금지하여 배터리 G1을 방전할 수 있게 합니다. 두 트랜지스터가 모두 닫히면 배터리는 외부 회로와 완전히 분리됩니다.

과충전 보호

마이크로 회로의 Vcell 핀의 전압이 증가하면 특정 임계값 U1이 초과되면 트랜지스터 VT2를 닫으라는 명령을 보내고 CO 핀의 트랜지스터 VT1 소스에 연결된 저항 R2을 통해 낮은 전압 레벨을 설정합니다. P-핀의 전압과 같습니다.

Vcell 핀에 적용되는 전압이 임계값보다 약간 낮은 값으로 감소한 후 칩은 CO 핀에서 하이 상태로 돌아갑니다. 트랜지스터 VT2의 내부 다이오드 전류로 인해 발생하는 전압 강하가 P- 핀에 적용되면 배터리에 부하를 연결한 후에도 CO 핀의 전압 레벨이 낮은 상태에서 종료됩니다. 임계값 수준 Uz(아래에서 설명)에 도달하거나 이를 초과합니다.

칩이 보호 상태로 들어가거나 원래 상태로 돌아가는 조건은 이러한 전환이 발생하기 전에 오랫동안 유지되어야 하며 시간 지연이 제공됩니다.

과방전 보호

Vcell 핀의 전압이 감소하여 설정된 임계값 U2를 초과하면 DO 핀에 낮은 전압 레벨이 나타나 트랜지스터 VT1을 닫고 배터리 G1의 추가 방전을 중지합니다. 충전 성능은 유지됩니다. Vcell 핀의 전압이 U2 기준점을 초과하면 DO 핀이 다시 높아집니다.

배터리 방전을 금지하는 상태에서는 대부분의 내부 구성 요소가 수동 상태로 전환되므로 미세 회로에서 소비되는 전류가 급격히 감소합니다. 배터리를 충전기에 연결함으로써 발생하는 P-핀의 작은 전압 증가로 인해 마이크로 회로가 다시 활성화됩니다.

마이크로 회로의 다양한 단자에서의 전압과 배터리 회로 G1의 전류의 타이밍 다이어그램이 그림 4에 나와 있습니다. 5 및 XNUMX. 첫 번째는 과충전 및 허용 충전 전류 초과로부터 배터리 보호 장치의 작동을 보여주고, 두 번째는 과도한 방전 및 허용 방전 전류 초과로 인한 배터리 보호 장치의 작동을 보여줍니다.

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배터리 단자의 과방전 전류 및 단락 보호

이 노드는 두 트랜지스터(VT1 및 VT2)가 모두 열려 있을 때 작동합니다. 이들 사이의 전압 강하가 임계값 U3 또는 U5를 초과하자마자 DO 핀이 낮아지고 트랜지스터 VT1이 꺼집니다. 방전 전류를 초과할 때 닫는 지연은 약 12ms이고 배터리 단자를 닫을 때 - 0,4ms입니다. 이는 과방전 보호 장치의 응답 지연보다 훨씬 적습니다.

결과적으로 전류 보호 장치가 먼저 트리거되어 미세 회로가 수동 모드로 전환되는 것을 방지하고 배터리를 충전기에 연결해야 합니다. 단락이나 과전류를 제거한 후 원래 상태로 돌아가려면 미세 회로 내부의 저항 Rs 양단의 전압 강하가 임계 값보다 작아질 정도로 방전하면 충분합니다. 이 저항은 전류 보호 장치가 트리거될 때 Gnd(공통)와 P- 단자 사이에 연결되고 다른 모든 상태에서는 연결이 끊어집니다.

허용 충전 전류 초과에 대한 보호

충전 전류가 허용되는 것보다 큰 경우(예: 배터리가 "외국" 또는 결함이 있는 충전기에 연결됨) 핀 P-의 음전압은 U4 임계값보다 낮습니다. 이 상황이 특정 시간 내에 변경되지 않으면 CO 핀이 로우 레벨로 설정되어 전계 효과 트랜지스터 VT2가 닫히고 충전이 중단됩니다. 원래 상태로 돌아가려면 배터리를 충전기에서 분리한 후 잠시 부하에 연결해야 합니다.

시간 지연 관리

위에서 언급한 것처럼 마이크로 회로의 상태를 변경하려면 마이크로 회로의 내부 구성 요소에 의해 지정된 시간 간격 동안 특정 조건이 적용되어야 합니다. 필요한 경우 지연을 비활성화할 수 있으며 그 후 해당 조건이 발생한 후 즉시 마이크로 회로가 전환됩니다(노드 작동 기간과 작동 모드로 돌아가는 기간은 규제되지 않음). 이렇게 하려면 DS 핀을 Vcell 핀에 연결하기만 하면 됩니다. DS 핀의 정상 상태는 연결되지 않았습니다. 마이크로 회로의 Gnd 핀과 내부 저항이 있습니다.

심하게 방전된 배터리 충전

마이크로 회로의 Vcell 핀과 Gnd 핀 사이의 전압이 1,5V 이상이면 CO 핀이 하이 레벨에 있고 트랜지스터 VT2가 열려 있습니다. 이를 통해 거의 완전히 방전된 배터리 충전을 시작할 수 있습니다.

주요 기술 특성

공급 전압, V.......1,5...4,5
충전을 시작할 수 있는 최소 배터리 전압, V ...... 1,5
공급 전압이 3,9V이고 핀 P-......6의 전압이 XNUMX인 경우 활성 모드에서 소비되는 최대 전류, µA
전형적인 값......3
2V ...... 0,1의 공급 전압에서 수동 모드에서 소비되는 최대 전류, μA
공급 전압 4,5V 및 출력 전류 펄스 50μA에서 충전 트랜지스터 제어의 CO 출력에서 가장 높은 로우 레벨 전압 값 V......0,5
전형적인 값......0,4
공급 전압 3,9V 및 출력 전류 펄스 -50μA에서 충전 트랜지스터 제어의 CO 출력에서 가장 낮은 하이 레벨 전압 값 V...... 3,4
전형적인 값......3,7
공급 전압 2V 및 출력 전류 펄스 50μA에서 방전 트랜지스터 제어의 DO 출력에서 가장 높은 로우 레벨 전압 값 V......0,5
전형적인 값......0,2
공급 전압 3,9V 및 출력 전류 펄스 -50μA에서 방전 트랜지스터 제어의 DO 출력에서 가장 낮은 하이 레벨 전압 값 V......3,4
전형적인 값......3,7

과충전 보호 어셈블리

NCP2SN3T330, NCP5SAN55T802의 경우 Vcell과 Gnd 단자 사이의 임계 작동 전압, 저항 R1(그림 1)의 저항이 802Ω이고 주변 온도가 -1...+1°C 이내인 V .....4,32. .4,38
전형적인 값......4,35
NCP802SAN5T1 . . .4,245...4,305
대표값 .....4,275
저항 R2의 저항이 330 Ohms이고 주변 온도가 +25 ° C 인 임계 응답 전압 U, V
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....4,325...4,375
전형적인 값......4,35
NCP802SAN5T1......4,25...4,3
대표값 .....4,275
응답 지연 t31, s, 공급 전압(Vcell 핀에서)이 3,6에서 4,4V로 증가할 때, NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 ...0,175...0,325의 경우
전형적인 값......0,25
NCP802SAN5T1......0,7...1,3
전형적인 값......1
공급 전압이 1V이고 전류 센서 R4의 전압 강하가 1에서 1V로 증가하면서 작동 모드 ms로 돌아가는 지연 tB11......21...XNUMX
전형적인 값......16
과충전 보호 장치
임계 작동 전압 U2(단자 Vcell과 Gnd 사이), V, for
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....2,34...2,46
전형적인 값......2,4
NCP802SAN5T1 .....2,24...2,36
전형적인 값......2,3
응답 지연 t32, ms, 공급 전압이 3,6에서 2,2 V로 감소할 때......14...26
전형적인 값......20
공급 전압이 2V이고 전류 센서의 전압 강하가 3V에서 3으로 감소하여 작동 모드 ms로 돌아가는 지연 tB0,7 .....1,7... XNUMX
전형적인 값......1,2
방전 과전류 보호 장치
전류 센서의 임계 전압 U3, V,
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....0,18...0,22
전형적인 값......0,2
NCP802SAN5T1 .....0,08...0,12
전형적인 값......0,1
응답 지연 t33, ms, 공급 전압 3V 및 전류 센서의 전압 강하가 NCP1SN802T1, NCP1SAN802T1......1...8에 대해 16에서 XNUMXV로 증가한 경우
전형적인 값......12
NCP802SAN5T1......4..8
전형적인 값......6
공급 전압이 3V이고 전류 센서의 전압 강하가 3V에서 3으로 감소하여 작동 모드 ms로 돌아가는 지연 tB0,7 .....1,7... XNUMX
전형적인 값......1,2
과전류 보호 장치 충전
전류 센서의 임계 전압 U4, V, 센서 양단의 전압 강하가 감소할 때 ......0,13...-0,07
일반적인 값 ...... -0,1
응답 지연 t34, ms, 공급 전압 3V 및 NCP1SN802T1, NCP1SAN802T1......1...11에 대해 전류 센서의 전압 강하가 21에서 -XNUMXV로 감소됨
전형적인 값......16
NCP802SAN5T1......5... 11
전형적인 값......8
공급 전압이 4V이고 전류 센서의 전압 강하가 -3V에서 1으로 증가하는 경우 tB0,7를 작동 모드(ms)로 되돌리는 데 지연......1,7...XNUMX
전형적인 값......1,2

외부 결론의 단락에 대한 보호 노드

전류 센서 V의 임계 전압 U5(공급 전압 3V) . .Upit - (1,4...1,8)
일반 값 ..... Upit - 1,1
응답 지연 t35, ms, 공급 전압이 3V이고 전류 센서의 전압 강하가 3에서 0,25V로 증가합니다. .0,6...0,4 대표값......XNUMX
전류 보호 장치가 트리거된 후 P-와 Gnd 단자 사이의 저항은 kOhm이며, 공급 전압은 3,6V이고 전류 센서의 전압 강하는 1V입니다......15. ..45
전형적인 값......30
지연 제어 노드
지연을 차단하는 DS 입력의 전압, V ...... Upp + (-0,5 ... + 0,3)
3,6 ... 4,4 V ... 1,05 ... (Upi -1,1) 공급 전압에서 연결되지 않은 DS 입력 V의 전압
DS와 Gnd 핀 사이의 내부 저항 저항, MΩ.......0,5...2,5
전형적인 값......1,3
한계값
전압, V, Vcell과 Gnd 핀 사이(공급 전압), DS와 Gnd, DO와 Gnd 핀 사이......-0,3...+12
전압, V, 단자 P-와 Gnd 간, CO와 P- 간...Upit+(-28...+0,3)
최대 전력 손실, mW......150
결정 온도의 작동 범위, °С......-40...+85
보관 온도, °С .. .-55...+125

달리 명시되지 않는 한 DS 핀이 연결되지 않은 상태입니다.

위에서 언급한 것 외에도 동일한 회사는 일련의 MC33349N 마이크로 회로를 생산하는데, 이는 NCP802SN1T1과 주로 세 가지 매개 변수 값만 다릅니다.

MC1N-2R330, MC25N-33349R3의 경우 저항 R1 저항이 33349Ω이고 주변 온도가 +4°C인 경우 임계 응답 전압 U1, V(일반 값)......4,25
MC33349N-7R1.......4,35
임계 작동 전압 U2, V(일반 값) ....... 2,5
전류 센서의 임계 전압 U3, V(일반 값),
MC33349N-3R1, MC33349N-7R1......0,2
MC33349N-4R1.......0,075

이 초소형 회로 본체의 표시에는 KN 대신 A1 - MC33349N-3R1, A2 - MC33349N-4R1 및 AO - MC33349N-7R1이라는 영숫자 지정이 있습니다.

제조업체는 커패시터 C2의 용량을 표시하지 않습니다.

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