リチウム蓄電池を保護するためのマイクロ回路。参照データ

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リチウム蓄電池を保護するためのマイクロ回路。参照データ

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携帯電話やその他のポータブル電子機器に電力を供給する最新のリチウム電池と充電式電池は、重量とサイズが大きく、エネルギー強度が高いですが、同時に充電および放電条件の違反に対して非常に敏感です。このような違反の結果は、多くの場合意図的ではなく、エネルギー容量の大幅な損失からバッテリーの完全な故障に至るまで、非常に深刻になる可能性があります。リチウム電池と電池の比較コストは依然として高いままです。

これにより、かなり複雑な電子デバイスがバッテリーに組み込まれ、バッテリーの正しい動作を監視し、最大許容モードを超えないようにする必要があります。以下に、これらの機能を正確に実行するように設計された、オン・セミコンダクターによって製造されたマイクロ回路について説明します。 NCP802 シリーズの 33351 つは XNUMX つのリチウムバッテリを保護し、MCXNUMXA は XNUMX つのバッテリからなるバッテリの信頼性の高い動作を保証します。それらの機能を熟知しておくことは、バッテリーを正しく使用するだけでなく、多くの場合、内蔵の保護システムの動作のみに関連する予期せぬ「障害」の後に機能を復元するのにも役立ちます。

NCP802シリーズのマイクロ回路

これらはいくつかの設計変更を加えて製造されています。NCP802SN1T1 - 小型プラスチックケース SOT-23-6 (図 1)、NCP802SAN1T1 および NCP802SAN5T1 - より小さなサイズのプラスチックケース SON-6 (図 2) に収められています。

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指定にインデックス G が追加されている場合、超小型回路は環境に優しい (鉛を含まない) ことを意味します。 NCP802 マイクロ回路のハウジングには、文字 KN と製造日コードという従来のマークのみが付いています。すべてのインデックスを含む完全な名前は、付属のドキュメントにのみ示されています。マイクロ回路のピン配列を表に示します。 1.

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デバイスを保護されたリチウムイオン電池に接続する一般的な図を図に示します。 3.

リチウム電池を保護するためのIC

回路 R2C1 は、DA1 チップのパワーフィルターです。抵抗器 R2 の抵抗値は 1 kΩ を超えてはなりません。抵抗器の両端の電圧降下により、保護ユニットの応答しきい値が許容できないほど増加する可能性があるためです。抵抗 R1 と R2 は、バッテリー G1 が過大な電圧を発生する充電器に誤って接続されたり、極性が間違ったりした場合に、チップを流れる電流を制限します。このような状況でマイクロ回路の許容消費電力を超えないようにするために、これらの抵抗の合計抵抗は少なくとも 1 kOhm でなければなりません。ただし、抵抗器 R1 の抵抗が 30 kOhm を超える場合、許容レベルを下回るレベルまで放電したバッテリーを充電器に接続すると、超小型回路が充電モードに入らない可能性があります。

電池Ｇ１の充放電回路には電界効果トランジスタＶＴ１、ＶＴ２が直列に接続されている。動作状態では、両方ともオープンであり、それらのチャネルの合計抵抗がこの回路を流れる電流のセンサーとして機能します。必要に応じて、図には示されていない追加の抵抗をトランジスタのドレイン端子間に直列に接続することで、電流保護しきい値を下げることができます。

トランジスタ VT1 が閉じている場合、バッテリ G1 を外部負荷に放電することはできません。ただし、充電電流は、この電流の直接方向に接続されている、トランジスタに組み込まれている保護ダイオードを自由に流れることができます。同様に、閉じたトランジスタ VT2 は充電を禁止し、バッテリ G1 を放電できる状態にします。両方のトランジスタが閉じると、バッテリーは外部回路から完全に切り離されます。

過充電保護

マイクロ回路の Vcell ピンの電圧が増加し、特定のしきい値 U1 を超えると、トランジスタ VT2 を閉じるコマンドが送信され、CO ピンでトランジスタ VT1 のソースに接続されている抵抗 R2 を介して低電圧レベルが設定されます。 P-ピンの電圧に等しくなります。

Vcell ピンに印加される電圧がしきい値よりわずかに低い値まで減少すると、チップは CO ピンで HIGH 状態に戻ります。 COピンの電圧レベルが低い状態からの抜け出しは、負荷をバッテリに接続した後でも、その電流によってトランジスタVT2の内部ダイオードに生じる電圧降下がPピンに印加される場合に発生します。閾値レベル Uz (後述) に達するか、それを超えます。

チップが保護状態に入る、または元の状態に戻るための条件は、この遷移が発生する前に長時間維持する必要があります。時間遅延が設けられています。

過放電保護

Vcell ピンの電圧が減少し、設定されたしきい値 U2 を超えると、DO ピンに低電圧レベルが現れ、トランジスタ VT1 が閉じ、バッテリ G1 のさらなる放電が停止します。充電能力は維持されます。 Vcell ピンの電圧が U2 しきい値を超えると、DO ピンは再び High になります。

バッテリーの放電が禁止された状態では、マイクロ回路の内部コンポーネントのほとんどが受動的状態になるため、マイクロ回路によって消費される電流は急激に減少します。バッテリーを充電器に接続することによって生じる P ピンの電圧のわずかな上昇により、マイクロ回路が再び活性化されます。

マイクロ回路のさまざまな端子の電圧とバッテリー回路G1の電流のタイミング図を図に示します。最初の図は、過充電および許容充電電流の超過からのバッテリ保護ユニットの動作を示し、4 つ目は、過剰放電および許容放電電流の超過からのバッテリ保護ユニットの動作を示しています。

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過放電電流およびバッテリー端子の短絡に対する保護

このノードは、両方のトランジスタ (VT1 と VT2) が開いているときに動作します。それらの電圧降下がしきい値 U3 または U5 のいずれかを超えるとすぐに、DO ピンが Low になり、トランジスタ VT1 がオフになります。放電電流を超えた場合にそれを閉じるまでの遅延は約 12 ミリ秒、バッテリー端子を閉じる場合には - 0,4 ミリ秒です。これは過放電保護ユニットの応答遅れよりもはるかに小さいです。

その結果、電流保護ユニットが最初にトリガーされ、マイクロ回路がパッシブモードに移行するのを防ぎます。パッシブモードを終了するには、バッテリーを充電器に接続する必要があります。短絡または過電流を解消した後に元の状態に戻すには、マイクロ回路内の抵抗 Rs の両端の電圧降下がしきい値未満になるまで放電すれば十分です。この抵抗は、電流保護ユニットがトリガーされると Gnd (共通) 端子と P- 端子の間に接続され、その他のすべての状態では Gnd (共通) 端子と P- 端子の間に接続されません。

許容充電電流を超えないように保護

充電電流が許容値より大きい場合 (たとえば、バッテリが「異種」または故障した充電器に接続されている場合)、ピン P- の負の電圧は U4 しきい値を下回ります。この状況が一定時間変化しない場合、CO ピンは Low レベルに設定され、電界効果トランジスタ VT2 が閉じて充電が停止します。元の状態に戻すには、バッテリーを充電器から外し、しばらく負荷に接続する必要があります。

時間遅延管理

上で述べたように、超小型回路の状態を変更するには、超小型回路の内部コンポーネントによって指定された時間間隔中に特定の条件が有効でなければなりません。必要に応じて、遅延を無効にすることができ、その後、対応する条件が発生した直後にマイクロ回路が切り替わります（ノードの動作時間と動作モードへの復帰時間は規制されていません）。これを行うには、DS ピンを Vcell ピンに接続するだけです。 DS ピンの通常の状態は未接続です。マイクロ回路の Gnd ピンとの間に内部抵抗があります。

大量に放電したバッテリーの充電

マイクロ回路の Vcell ピンと Gnd ピンの間の電圧が少なくとも 1,5 V である場合、その CO ピンはハイレベルで、トランジスタ VT2 はオープンになります。これにより、ほぼ完全に放電したバッテリーの充電を開始できます。

主な技術的特徴

供給電圧、V......1,5...4,5
充電を開始できる最小バッテリー電圧、V ...... 1,5
アクティブモードで消費される最大電流 (µA、供給電圧 3,9 V、ピン P-...6 の電圧ゼロ)
代表値……3
2Vの供給電圧でパッシブモードで消費される最大電流μA......0,1
供給電圧 4,5 V、出力電流パルス 50 μA における、充電トランジスタ制御の CO 出力におけるローレベル電圧の最高値 V....0,5
代表値……0,4
供給電圧 3,9 V、出力電流パルス -50 μA における、充電トランジスタ制御の CO 出力における最低ハイレベル電圧値 V...... 3,4
代表値……3,7
電源電圧 2 V、出力電流パルス 50 μA における、放電トランジスタ制御の DO 出力におけるローレベル電圧の最高値 V....0,5
代表値……0,2
電源電圧 3,9 V および出力電流パルス -50 μA における、放電トランジスタ制御の DO 出力の最低ハイレベル電圧値 V....3,4
代表値……3,7

過充電保護アセンブリ

NCP2SN3T330、NCP5SAN55T802 .....1 の Vcell 端子と Gnd 端子の間のしきい値動作電圧 V、抵抗 R1 (図 802) の抵抗値が 1 オーム、周囲温度が -1 ～ +4,32 °C 以内の場合。 . .4,38
代表値……4,35
NCP802SAN5T1 . . .4,245...4,305
代表値 .....4,275
しきい値応答電圧 U、V、抵抗 R2 の抵抗値が 330 オーム、周囲温度が +25 °C の場合
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....4,325...4,375
代表値……4,35
NCP802SAN5T1......4,25...4,3
代表値 .....4,275
応答遅延 t31、s、電源電圧 (Vcell ピン) が 3,6 V から 4,4 V に上昇した場合、NCP802SN1T1、NCP802SAN1T1 ...0,175...0,325
代表値……0,25
NCP802SAN5T1......0,7...1,3
代表値……1
電源電圧が 1 V で、電流センサー R4 の両端の電圧降下が 1 から 1 V に増加する場合の動作モードに戻る遅延 tB11 ms....21...XNUMX
代表値……16
過充電保護ユニット
しきい動作電圧 U2 (Vcell ピンと Gnd ピンの間)、V、
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....2,34...2,46
代表値……2,4
NCP802SAN5T1 .....2,24...2,36
代表値……2,3
応答遅延 t32、ms、電源電圧が 3,6 V から 2,2 V に低下する場合....14...26
代表値……20
電源電圧が 2 V で、電流センサーの電圧降下が 3 V からゼロに減少する場合の動作モードに戻る遅延 tB3 ms .....0,7... 1,7
代表値……1,2
過電流保護ユニットの放電
電流センサーのしきい値電圧U3、V、
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....0,18...0,22
代表値……0,2
NCP802SAN5T1 .....0,08...0,12
代表値……0,1
応答遅延 t33、ms、NCP3SN1T802、NCP1SAN1T802....1...1 の場合、電源電圧が 8 V で、電流センサーの電圧降下が 16 から XNUMX V に増加する場合
代表値……12
NCP802SAN5T1......4..8
代表値……6
電源電圧が 3 V で、電流センサーの電圧降下が 3 V からゼロに減少する場合の動作モードに戻る遅延 tB3 ms .....0,7... 1,7
代表値……1,2
電流保護ユニットの充電
電流センサーの電圧降下が減少するときの電流センサー V のしきい値電圧 U4 .....-0,13...-0,07
代表値......-0,1
応答遅延 t34、ms、電源電圧 3 V、NCP1SN802T1、NCP1SAN802T1 の電流センサーの電圧降下が 1 から -11 V に減少する場合....21...XNUMX
代表値……16
NCP802SAN5T1......5... 11
代表値……8
電源電圧が 4 V で、電流センサーの電圧降下が -3 V からゼロに増加した場合の tB1 が動作モードに戻るまでの遅延 (ms)....0,7...1,7
代表値……1,2

外部結論の短絡に対する保護のノード

電流センサーのしきい値電圧 U5、V、電源電圧 3 V。。 .Upit - (1,4...1,8)
典型的な値.....Upit-1,1
応答遅延 t35、ms、電源電圧が 3 V で、電流センサーの電圧降下が 3 から 0,25 V に増加した場合。 .0,6...0,4 標準値....XNUMX
電流保護ユニットが作動した後の P 端子と Gnd 端子の間の抵抗、kOhm、電源電圧 3,6 V、電流センサー両端の電圧降下 1 V....15。 ..45
代表値……30
遅延制御ノード
遅延を遮断するDS入力の電圧V......Upp +（-0,5 ... + 0,3）
接続されていないDS入力の電圧V、電源電圧3,6 ... 4,4 V ...... 1,05 ...（Upi -1,1）
DSピンとGndピン間の内部抵抗の抵抗、MΩ...... 0,5 ... 2,5
代表値……1,3
限界値
ピン Vcell と Gnd (電源電圧) の間、およびピン DS と Gnd、DO と Gnd の間の電圧 V....-0,3...+12
端子 P- と Gnd の間、および CO と P- の間の電圧、V......Upit+(-28...+0,3)
最大消費電力、mW ...... 150
結晶温度の動作範囲、°С......-40...+85
保管温度、°С.. .-55 ... + 125

特に記載がない限り、DSピンは接続されていません。

上記に加えて、同じ会社は一連の MC33349N マイクロ回路を製造しています。これらは主に 802 つのパラメータの値のみが NCP1SN1TXNUMX と異なります。

しきい値応答電圧 U1、V (代表値)、抵抗 R2 の抵抗値が 330 Ω、周囲温度が +25 °C の場合、MC33349N-3R1、MC33349N-4R1 の場合......4,25
MC33349N-7R1 ...... 4,35
しきい値動作電圧U2、V（標準値）...... 2,5
電流センサーのしきい値電圧U3、V（標準値）、
MC33349N-3R1, MC33349N-7R1......0,2
MC33349N-4R1 ...... 0,075

これらの超小型回路の本体のマーキングには、KN の代わりに英数字の指定があります: A1 - MC33349N-3R1、A2 - MC33349N-4R1、および AO - MC33349N-7R1。

メーカーはコンデンサC2の容量を示していません。

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