Microsoft Word - WI-D06-J-0066A.3 BM3452系列说明书

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1 专用 3 节可充电电池保护 IC 产品概述是专用 3 节可充电电池保护芯片, 具有高精度高集成度的特点, 适用于电动工具吸尘器以及小型后备电源等 BM3452 通过检测各节电池的电压充放电电流以及环境温度等信息实现电池过充过放放电过电流短路充电过电流温度保护等保护功能, 通过外置电容来调节过充过放过电流保护延时功能特点 ⑴ 各节电池的高精度电压检测功能 ; 过充电检测电压 3.6 ~ 4.6 精度 ±25 m(+25 ) 精度 ±40 m(-40 至 +85 ) 过充电滞后电压 0.1 精度 ±50 m 过放电检测电压 1.6 ~ 3.0 精度 ±80 m 过放电滞后电压 0 / 0.2 / 0.4 精度 ±100 m ⑵ 3 段放电过电流检测功能 ; 过电流检测电压 ~ 0.30 (50 m 步进 ) 精度 ±15 m 过电流检测电压 / 0.3 / 0.4 / 0.6 短路检测电压 0.8 / 1.2 ⑶ 充电过电流检测功能 ; 充电过电流检测电压 /-0.05 / -0.1 / / -0.2 ⑷ 延时外置可调 ; 通过改变外接电容大小设置过充电过放电过电流 1 过电流 2 检测延迟时间 ⑸ 可通过外部信号控制充电放电状态 ; ⑹ 充放电控制端子最高输出电压 12 ; ⑺ 温度保护功能 ; ⑻ 宽工作温度范围 :-40 ~85 ; ⑼ 断线保护功能 ; ⑽ 低功耗 ; 工作时 ( 带温度保护 ) 25 μa 典型值工作时 ( 无温度保护 ) 15 μa 典型值休眠时 6 μa 典型值应用领域电动工具吸尘器小型 UPS 后备电源说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/2 1/16

2 封装形式 SOP16 TSSOP16 功能框图 CDCT CO DO 级联控制 + - C3 - OR + + C2 - TO TOD TOC1 TOC2 外置延时控制逻辑处理 OR C1 + NTC TRH 温度保护过电流检测 IN M 充电器负载检测 CO DO 驱动输出 DO CO 图 1 说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 2/17

3 产品选型 1. 产品命名图 2 2. 产品目录说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 3/17

4 引脚排布图 3 引脚号名称描述 1 CDCT CO DO 控制端子 2 TO 接电容, 用于控制过充电检测延时 3 TOD 接电容, 用于控制过放电检测延时 4 TOC1 接电容, 用于控制过电流 1 检测延时 5 TOC2 接电容, 用于控制过电流 2 检测延时 6 NTC 接负温度系数热敏电阻, 用于温度检测 7 TRH 接电阻, 用于调节高温保护温度 8 M 过电流保护锁定充电器及负载检测端子 9 CO 充电控制 MOS 栅极连接端子, 高电平与高阻态输出, 最高 DO 放电控制 MOS 栅极连接端子,CMOS 输出, 最高 IN 放电过电流及充电过电流检测端子 12 芯片的地电池 1 的负电压连接端子 13 C1 电池 1 的正电压电池 2 的负电压连接端子 14 C2 电池 2 的正电压电池 3 的负电压连接端子 15 C3 电池 3 的正电压 16 芯片的电源电池 3 的正电压连接端子表 2 说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 4/17

5 绝对最大额定值项目符号适用端子绝对最大额定值单位电源电压 ~ +30 各节电池电压 CELL cell3 cell2-0.3 ~ +6 cell1 M 输入端子电压 M M -20 ~ +30 DO 输出端子电压 DO DO -0.3 ~ +0.3 CO 输出端子电压 CO CO -20 ~ +0.3 工作环境温度 T A ~ 85 贮存温度 T STG ~ 125 表 3 注意 : 绝对最大额定值是指无论在任何条件下都不能超过的额定值一旦超过此额定值, 有可能造成产品劣化等物理性损伤电气特性 ( 除特殊说明外 :T A =25 ) *1 项目符号测试条件最小值典型值最大值单位测试电路电源电压正常功耗 I 1=2=3= μa 1 休眠功耗 I STB 1=2=3= μa 保护阈值 DET1 1=2=3.5 3= DET DET1 DET 保护延时 T O 1=2= 3.5 C O =0.1μF 3= s 过充电解除阈值 REL1 1=2=3.5 3= REL REL1 REL 解除延时 T REL1 1=2=3.5 3= ms 2 温度系数 1 K U1 Ta= -40 to m/ 过放电保护阈值保护延时 DET2 T OD 1=2=3.5 3= =2=3.5 C OD =0.1μF 3= DET DET2 DET s 说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 5/17

6 *1 项目符号测试条件最小值典型值最大值单位测试电路过放电解除阈值解除延时 REL2 T REL2 1=2=3.5 3= =2=3.5 3= REL REL2 REL ms 2 保护阈值 OC1 1=2=3=3.5 4= OC1 *85% OC1 OC1 *115% 保护延时 T OC1 1=2=3=3.5 C OC1 =0.1μF 4= ms 放电过流 1 解除延时 T ROC1 1=2=3=3.5 4= ms 过流下拉电阻 R MS 1=2=3=3.5 4= kω 温度系数 2 K U2 Ta= -40 to m/ 保护阈值 OC2 1=2=3=3.5 4=0 0.5 OC2 *80% OC2 OC2 *120% 3 过流 2 保护延时 T OC2 1=2=3=3.5 C OC2 =0.1μF 4= ms 解除延时 T ROC2 1=2=3=3.5 4= ms 短路保护阈值保护延时 SHORT T SHORT 1=2=3=3.5 4= =2=3=3.5 4= SHORT *80% SHORT SHORT *120% μs 充电过流保护阈值保护延时 O T O 1=2=3=3.5 4= =2=3=3.5 4=0-0.2 O O O ms 4 CO R CO 正常态,Co 为 H (12) kω 5 输出电阻 DO R DO 正常态,Do 为 H (12) 保护态,Do 为 L kω 6 表 4 *1: 以上测试条件均以锂电参数参考设计, 其他档位参数根据实际电压调整说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 6/17

7 工作说明 1. 过充电电池充电且 IN > O 即未发生充电过流时, 只要 C1 (C2-C1) (C3-C2) 中任意电压值高过 DET1 并持续了一段时间 T O, 芯片即认为电池包中出现了过充电状态,CO 由高电平变为高阻态, 被外接电阻下拉至低电平, 将充电控制 MOS 管关断, 停止充电满足下面两个条件之一即可解除过充电状态 : ⑴ 所有电芯的电压都低于 REL1 并持续 T REL1 ; ⑵ M> 100m( 接入负载 ), 电池电压低于 DET1 并持续 T REL1 2. 过放电电池放电且 IN< OC1 即未发生放电过流时, 只要 C1 (C2-C1) (C3-C2) 中任意电压值低于 DET2 并持续了一段时间 T OD, 芯片即认为电池包中出现了过放电状态,DO 由高电平变为低电平, 将放电控制 MOS 管关断, 停止放电, 此时芯片进入休眠模式满足下面两个条件之一即可解除过放电状态 ( 休眠状态 ): ⑴ M =0 且所有电芯的电压都高于 REL2 并持续 T REL2 ; ⑵ M <-100m( 接入充电器 ), 电池电压高于 DET2 并持续 T REL2 3. 放电过电流在放电时, 放电电流随着负载而变化,IN 电压随着放电电流的增大而增大当 IN 电压高于 OC1 并持续一段时间 T OC1, 即认为出现了过电流 1; 当 IN 电压高于 OC2 并持续 T OC2, 即认为出现了过电流 2; 当 IN 电压高于 SHORT 并持续 T SHORT, 即认为出现了短路三种中任意一种状态出现后,DO 由高电平变为低电平, 关断放电控制 MOS 管停止放电, 同时, 过流锁定端子 M 端内部下拉电阻 R MS 接入通常 OC1 < OC2 < SHORT,T OC1 > T OC2 > T SHORT 过电流保护时 DO 被锁定为低电平, 断开负载即可解除锁定 4. 延时设置过充电延时, 过放电延时由下述公式计算 ( 单位 :s):tov = 10 7 x C O ;Tovd = 10 7 x C OD 放电过电流 1 延时由下述公式计算 ( 单位 :s):toc1 = 2 x 10 6 x C OC1 放电过电流 2 延时由下述公式计算 ( 单位 :s):toc2 = 2 x 10 5 x C OC2 5. 充电过电流在充电时, 如果充电电流过大且 IN< O 并持续了一段时间 T O, 芯片认为发生了充电过电流状态, CO 被外接电阻下拉至低电平, 充电控制 MOS 管关断, 必须将充电器移除才能解除 6. 温度保护为了防止充放电过程中电芯温度过高给电芯带来的损坏, 需要进行电芯高温保护 NTC 端子连接热敏电阻用于感应温度变化,TRH 端子连接电阻用于高温保护基准的设置过温检测时, 芯片默认为放电检测仅当 M<-100m 时, 芯片识别为充电检测以充电过温保护为参考, 假设充电过温保护时 NTC 电阻阻值 RNTC, 则 TRH 选取的电阻阻值为 RTRH=2*RNTC, 此时放电过温保护时对应的 NTC 阻值为 0.54* R NTC 对应的温度我们可通过调节 R TRH 大小来调节充放电过温保护的温度以 NTC 电阻选取 103AT-4 型号为例, 常温下 (25 ) 为 10KΩ, 设定充电保护温度为时对应 R NTC =3.5K, 则选取 TRH 电阻阻值为 R TRH =2*R NTC =7K, 放电过温保护时对应 NTC 电阻大小为 0.54*R NTC =1.89K, 对应温度为 75 充电过温保护迟滞为 5, 放电过温保护迟滞为 15 所以当充电温度高于保护温度 55,CO 变为高阻态, 由外接电阻下拉至低电平, 充电控制 MOS 管关断停止充电, 当电芯温度降到 50 时,CO 变为高电平, 充电控制 MOS 重新开启 ; 当放电温度高于保护温度 75, DO 变为低电平, 放电 MOS 管关断停止放电, 同时充电 MOS 管也关断禁止充电, 当电芯温度降到 60 时,DO 变为高电平,CO 变为高电平, 充放电控制 MOS 重新开启说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 7/17

8 7. 断线保护当芯片检测到管脚 C1 C2 C3 中任意一根或多根与电芯的连线断开, 芯片判断为发生了断线, 即将 CO 输出高阻态,DO 输出低电平, 此保护状态称为断线保护状态工作时序图 1. 过充电过放电保护 DET1 CELL REL1 REL2 DET2 CO 12 DO 12 CHR- 接入负载接入充电器 CHR- CHR- M T DET1 T DET2 (1) (2) (1) (3) (1) 图 4 假定为恒流充电,CHR- 为充电器空载时负端电压 : (1) 通常状态 ; (2) 过充电保护状态 ; (3) 过放电保护状态说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 8/17

9 2. 放电过电流短路充电过电流保护 DET1 REL1 CELL REL2 DET2 CO 12 DO 12 M CHR- CHR- CHR- CHR- IN SHORT OC2 OC1 O 接入负载接入充电器 T OC1 T OC2 T SHORT T O (1) (2) (1) (3) (1) (4) (1) (5) (1) 图 5 假定为恒流充电,CHR- 为充电器空载时负端电压 : (1) 通常状态 ; (2) 放电过电流 1 保护状态 ; (3) 放电过电流 2 保护状态 ; (4) 短路保护状态 ; (5) 充电过电流保护状态说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 9/17

10 应用电路 P+ B+ R4 CO COD COC1 COC2 CDCT TO TOD TOC1 TOC2 BM3452 C3 C2 C1 C C3 C2 R D2 R3 R2 R1 C RNTC NTC IN RTRH TRH DO RDO M CO P RM RCO Rsense B RS 图 6 3 串典型应用充放电 NMOS 控制, 回路共用图 7 3 串典型应用充放电 NMOS 控制, 回路分开说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 10/17

11 图 8 3 串应用充电 PMOS, 放电 NMOS 控制备注 : 充电 PMOS 控制, 放电 NMOS 控制应用电路中,M 端增加二极管 D1, 充放电过温保护为同一个温度以上应用原理图以 SOP16 封装为参考,TSSOP16 封装应用原理图与之相同, 仅替换封装形式即可!! 电阻电容推荐值如下 : 器件标号典型值范围单位 R1 R2 R ~ 1000 Ω R ~ 1000 Ω R ~ 2 MΩ R B R5 R CD MΩ R NTC 10 - kω R TRH 7 - kω R M kω R CO R S 10 5~15 MΩ R DO 2 0~10 kω R sense 5 1 ~ 20 mω C ~ 100 μf C1 C2 C ~ 10 电容耐 μf C O C OD C OC1 C OC 压 >50 μf 表 5 说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 11/17

12 测试电路 1. 正常功耗及休眠功耗测试电路 1 ⑴ 设定 1=2=3=3.5, 观察电流表的读数, 流出的电流即正常功耗 ⑵ 在 ⑴ 的基础上, 设定 1=2=3=2.0, 观察电流表的读数, 流出的电流即休眠功耗 2. 过充电测试测试电路过充电保护及保护解除阈值设定 1=2=3=3.5, 确保 DO CO 都为 H 逐渐增大 3, 维持时间不小于过充电保护延时, 当 CO 由 H 变 L 时的 3 电压即为过充电保护阈值电压 ( DET1 ); 逐渐减小 3, 维持时间不小于过充电保护解除延时, 当 CO 重新变为 H 时,3 电压即为过充电保护解除阈值电压 ( REL1 ) 2.2 过充电保护及过充电回复延时 ⑴ 设定 1=2=3=3.5, 确保 DO CO 都为 H 将 3 骤升至 4.4, 监控 CO 电压并维持一段时间, CO 由 H 变 L 的时间间隔即为过充电延时 ⑵ 设定 1=2=3.5,3=4.4, 确保 DO 为 H,CO 为 L 将 3 骤降至 3.5, 监控 CO 电压并维持一段时间,CO 由 L 变 H 的时间间隔即为过充电回复延时 3. 过放电测试测试电路过放电保护及过放电保护解除阈值设定 1=2=3=3.5, 确保 DO CO 都为 H 逐渐减小 3, 维持时间不小于过放电保护延时, 当 DO 由 H 变为 L 时的 3 电压即为过放电保护阈值电压 ( DET2 ); 逐渐增大 3, 维持时间不小于过放电保护解除延时, 当 DO 重新变为 H 时,3 电压即为过放电保护解除电压 ( REL2 ) 3.2 过放及过放回复延时 ⑴ 设定 1=2=3=3.5, 确保 DO CO 都为 H 将 3 骤降至 2.0, 监控 DO 电压并维持一段时间, DO 由 H 变为 L 的时间间隔即为过放电延时 ⑵ 设定 1=2=3.5,3=2.0, 确保 DO 为 L,CO 为 H 将 3 骤升至 3.5, 监控 DO 电压并维持一段时间,DO 由 L 变为 H 的时间间隔即为过放电回复延时 4. 放电过电流及短路测试测试电路过电流及短路保护阈值设定 1=2=3=3.5,4=0, 确保 DO CO 都为 H 逐渐增大 4, 维持时间不小于过电流 1 保护延时, 当 DO 由 H 变为 L 时的 4 电压即为过电流 1 保护阈值 ( DET3 ) 过电流 2 阈值 ( DET4 ) 及短路阈值 ( SHORT ) 的测试需同时根据设定的保护延时长短去判断 4.2 过电流及过电流回复延时 ⑴ 设定 1=2=3=3.5,4=0, 确保 DO CO 都为 H 将 4 骤然增大至 0.2, 监控 DO 电压并维持一段时间,DO 由 H 变为 L 的时间间隔即为过电流 1 延时 ⑵ 设定 1=2=3=3.5,4=0, 确保 DO CO 都为 H 逐步将 4 骤然增大, 即每次增大至的 4 电压值比前一次大, 同时监测 DO 由 H 变为 L 的延时, 监测到的第一个比过电流 1 短的延时对应的 4 的电压即为过电流 2 阈值, 这个延时即为过电流 2 延时 ⑶ 设定 1=2=3=3.5,4=0, 确保 DO CO 都为 H 逐步将 4 骤然增大, 即每次增大至的 4 电压值比前一次大, 同时监测 DO 由 H 变为 L 的延时, 监测到的第一个比过电流 2 短的延时对应的 4 的电压即为短路阈值, 这个延时即为短路延时说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 12/17

13 ⑷ 设定 1=2=3=3.5 4=0.2, 确保 DO 为 L,CO 为 H 将 4 骤然降至 0, 监控 DO 电压并维持一段时间,DO 由 L 变为 H 的时间间隔即为过电流 1 回复延时同样的测试方法可以测出过电流 2 回复延时及短路回复延时 5. 充电过电流测试测试电路充电过电流保护阈值设定 1=2=3=3.5,4=0, 确保 DO CO 都为 H 逐渐增大 4, 维持时间不小于充电过电流保护延时,Co 由 H 变为 L 时 4 即为充电过电流保护阈值 5.2 充电过电流保护延时设定 1=2=3=3.5,4=0, 确保 DO CO 都为 H 将 4 骤然增大至 0.3, 监控 CO 电压并维持一段时间,CO 由 H 变为 L 的时间间隔即为充电过电流保护延时 6. CO DO 输入 / 输出电阻测试 (1)CO DO 为高电平时的输出电阻测试电路 5 6 设定 1=2=3=3.5,4=10.0, 开关 K 断开, 确保此时 CO 输出为 H, 测量 CO 端的电压 A ; 闭合开关 K,4 从 10 开始降低, 监测电流表的读数为 I A, 当 I A =50uA 时测得 CO 端的电压 B, 则 CO 输出电阻 R COH = ( A - B )/50 (MΩ) 同样的测试方法可用于测试 DO 输出电阻 R DOH, 只需将测试端子改为 DO 即可 (2)DO 为低电平时的输出电阻测试电路 6 设定 1=2=3=2.00 4=0.00, 开关 K 断开, 用电压表测试 DO 端电压, 确保此时 DO 输出为 0 将开关 K 闭合, 调节 4 从 0 开始上升, 同时监测电流表的读数为 I A, 当 I A =-50uA 时测得 DO 电位为 DO, 则 DO 输出电阻 R DOL = DO /50 (MΩ) 说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 13/17

14 1MΩ CDCT TO TOD TOC1 TOC2 BM3452 C3 C2 C1 + - A NTC IN TRH DO M CO 5MΩ 测试电路 1 测试电路 2 测试电路 3 测试电路 4 1MΩ CDCT TO TOD TOC1 TOC2 BM3452 C3 C2 C NTC TRH M IN DO CO K + A - 4 测试电路 5 测试电路 6 说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 14/17

15 封装示意图及参数 SOP16 说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 15/17

16 TSSOP16 说明书 WI-D06-J-0066 Rev.A/3 16/17

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Microsoft Word - WI-D06-J-0035A.5 BM3451系列说明书.doc 3/4/5 节可充电电池保护 IC 产品概述是专业的 3/4/5 节可充电电池保护芯片, 具有高集成度的特点, 适用于电动工具, 电动自行车以及 UPS 后备电源等 BM3451 通过检测各节电池的电压充放电电流以及环境温度等信息实现电池过充过放放电过电流短路充电过电流温度保护等保护功能, 通过外置电容来调节过充过放过电流保护延时 BM3451 提供了电池容量平衡功能, 消除电池包中各节电池容量差异,