概述 FM2113 内置高精度电压检测电路和延迟电路, 是用于单节锂离子 / 锂聚合物可再充电电池的保护 IC 此 IC 适合于对单节锂离子 / 锂聚合物可再充电电池的过充电 过放电和过电流进行保护 特点 高精度电压检测电路 各延迟时间由内部电路设置 ( 无需外接电容 ) 有过放自恢复功能 工作电流 : 典型值 3uA, 最大值 6.0uA(VDD=3.9V) 连接充电器的端子采用高耐压设计 (CS 端和 OC 端, 绝对最大额定值是 20V) 允许 0V 电池充电功能 宽工作温度范围 :-40 ~+85 采用 SOT23-6 封装 产品应用 1 节锂离子可再充电电池组 1 节锂聚合物可再充电电池组 引脚示意图及说明 SOT23-6 引脚号引脚名称引脚说明 1 OD 放电控制用 MOSFET 门极连接端 VSS 6 VDD 5 NC 4 2 CS 过电流检测输入端, 充电器检测端 3 OC 充电控制用 MOSFET 门极连接端 4 NC 悬空 1 2 3 OD CS OC 5 VDD 电源端, 正电源输入端 6 VSS 接地端, 负电源输入端 www.superchip.cn 第 1 页共 7 页 Version 1.0
内部框图 OC OD 振荡器 电平移动 计数器 VDD 过充电检测比较器 充许向 0V 电池充电电路或禁止向 0V 电池充电电路 逻辑电路 短路检测器 过放电检测比较器 充电过流检测比较器 放电过流检测比较器 VSS CS 绝对最大额定值 (VSS=0V,TA=25, 除非特别说明 ) 项目 符号 规格 单位 VDD 和 VSS 之间输入电压 V DD VSS-0.3~VSS+10 V OC 输出端电压 V OC VDD-20~VDD+0.3 V OD 输出端电压 V OD VSS-0.3~VSS+0.3 V CS 输入端电压 V CS VDD-20~VDD+0.3 V 工作温度范围 T OP -40~+85 储存温度范围 T ST -40~+125 容许功耗 P D 250 mw www.superchip.cn 第 2 页共 7 页 Version 1.0
电气特性 电气参数 ( 延迟时间除外 VSS=0V,TA=25, 除非特别说明 ) 输入电压 项目符号测试条件最小值典型值最大值单位 V DD -V SS 工作电压 V DSOP1 -- 1.5 -- 8 V V DD -CS 工作电压 V DSOP2 -- 1.5 -- 20 V 耗电流 工作电流 I DD V DD =3.9V -- 3.0 6.0 ua 静态电流 I OD V DD =2.0V -- -- 0.1 ua 检测电压 过充电检测电压 FM2113A. 4.350 4.375 FM2113B. V CU -- 4.375 4.400 4.425 FM2113C. 4.425 4.450 V 过充电释放电压 V CR -- 4.150 4.200 4.250 V 过放电检测电压 V DL -- 2.720 2.800 2.880 V 过放电释放电压 V DR -- 2.920 3.000 3.080 V 放电过流检测电压 V DIP V DD =3.6V 120 150 180 mv 负载短路检测电压 V SIP V DD =3.0V 0.7 1.0 1.3 V 控制端输出电压 OD 端输出高电压 V DH -- V DD -0.1 V DD -0.02 -- V OD 端输出低电压 V DL -- -- 0.1 0.5 V OC 端输出高电压 V CH -- V DD -0.1 V DD -0.02 -- V OC 端输出低电压 V CL -- -- 0.1 0.5 V 向 0V 电池充电的功能 充电器起始电压 V 0CH 允许向 0V 电池充电功能 1.2 -- -- V www.superchip.cn 第 3 页共 7 页 Version 1.0
延迟时间参数 项目符号测试条件最小值典型值最大值单位 过充电检测延迟时间 T OC V DD =3.9V 4.5V 70 100 150 ms 过放电检测延迟时间 T OD V DD =3.6V 2.0V 70 100 150 ms 放电过流检测延迟时间 T DIP V DD =3.6V,CS=0.4V 5 10 15 ms 充电过流检测延迟时间 T CIP V DD =3.6V,CS=-0.2V 4 7 11 ms 负载短路检测延迟时间 T SIP V DD =3.0V,CS=0.3V 200 300 400 us 应用电路图 PB+ R1 100Ω VDD 电池 C1 0.1uF VSS OD OC CS M1 M2 R2 2KΩ PB- 标记 器件名称 用途 最小值 典型值 最大值 说明 R1 电阻 限流 稳定 VDD 加强 ESD 100Ω 100Ω 200Ω *1 R2 电阻 限流 1KΩ 2KΩ 2KΩ *2 C1 电容 滤波, 稳定 VDD 0.01uF 0.1uF 1.0uF *3 M1 N-MOSFET 放电控制 -- -- -- *4 M2 N-MOSFET 充电控制 -- -- -- *5 备注 :*1 R1 连接过大电阻, 由于耗电流会在 R1 上产生压降, 影响检测电压精度 当充电器反接时, 电流从充电 器流向 IC, 若 R1 过大有可能导致 VDD-VSS 端子间电压超过绝对最大额定值的情况发生 *2 R2 连接过大电阻, 当连接高电压充电器时, 有可能导致不能切断充电电流的情况发生 但为控制充电器 反接时的电流, 请尽可能选取较大的阻值 www.superchip.cn 第 4 页共 7 页 Version 1.0
*3 C1 有稳定 VDD 电压的作用, 请不要连接 0.01μF 以下的电容 *4 使用 MOSFET 的阈值电压在过放电检测电压以上时, 可能导致在过放电保护之前停止放电 *5 门极和源极之间耐压在充电器电压以下时,N-MOSFET 有可能被损坏 工作说明 正常工作状态此 IC 持续侦测连接在 VDD 和 VSS 之间的电池电压, 以及 CS 与 VSS 之间的电压差, 来控制充电和放电 当电池电压在过放电检测电压 (VDL) 以上并在过充电检测电压 (VCU) 以下, 且 CS 端子电压在充电过流检测电压 (VCIP) 以上并在放电过流检测电压 (VDIP) 以下时,IC 的 OC 和 OD 端子都输出高电平, 使充电控制用 MOSFET 和放电控制用 MOSFET 同时导通, 这个状态称为 正常工作状态 此状态下, 充电和放电都可以自由进行 注意 : 初次连接电芯时, 会有不能放电的可能性, 此时, 短接 CS 端子和 VSS 端子, 或者连接充电器, 就能恢复到正常工作状态 过充电状态正常工作状态下的电池, 在充电过程中, 一旦电池电压超过过充电检测电压 (VCU), 并且这种状态持续的时间超过过充电检测延迟时间 (TOC) 以上时,FM2113 会关闭充电控制用的 MOSFET(OC 端子 ), 停止充电, 这个状态称为 过充电状态 过充电状态在如下 2 种情况下可以释放 : 不连接充电器时, (1) 由于自放电使电池电压降低到过充电释放电压 (VCR) 以下时, 过充电状态释放, 恢复到正常工作状态 (2) 连接负载放电, 放电电流先通过充电控制用 MOSFET 的寄生二极管流过, 此时,CS 端子侦测到一个 二极管正向导通压降 (Vf) 的电压 当 CS 端子电压在放电过流检测电压 (VDIP) 以上且电池电压降低到过充电检测电压 (VCU) 以下时, 过充电状态释放, 恢复到正常工作状态 注意 : 进入过充电状态的电池, 如果仍然连接着充电器, 即使电池电压低于过充电释放电压 (VCR), 过充电状态也不能释放 断开充电器,CS 端子电压上升到充电过流检测电压 (VCIP) 以上时, 过充电状态才能释放 过放电状态正常工作状态下的电池, 在放电过程中, 当电池电压降低到过放电检测电压 (VDL) 以下, 并且这种状态持续的时间超过过放电检测延迟时间 (TOD) 以上时,FM2113 会关闭放电控制用的 MOSFET(OD 端子 ), 停止放电, 这个状态称为 过放电状态 过放电状态的释放, 有以下三种方法 : (1) 连接充电器, 若 CS 端子电压低于充电过流检测电压 (VCIP), 当电池电压高于过放电检测电压 (VDL) 时, 过放电状态释放, 恢复到正常工作状态 (2) 连接充电器, 若 CS 端子电压高于充电过流检测电压 (VCIP), 当电池电压高于过放电释放电压 (VDR) 时, 过放电状态释放, 恢复到正常工作状态 (3) 没有连接充电器时, 如果电池电压自恢复到高于过放电释放电压 (VDR) 时, 过放电状态释放, 恢复到正常工作状态, 即 有过放自恢复功能 www.superchip.cn 第 5 页共 7 页 Version 1.0
放电过流状态 ( 放电过流检测功能和负载短路检测功能 ) 正常工作状态下的电池,FM2113 通过检测 CS 端子电压持续侦测放电电流 一旦 CS 端子电压超过放电过流检测电压 (VDIP), 并且这种状态持续的时间超过放电过流检测延迟时间 (TDIP), 则关闭放电控制用的 MOSFET(OD 端子 ), 停止放电, 这个状态称为 放电过流状态 而一旦 CS 端子电压超过负载短路检测电压 (VSIP), 并且这种状态持续的时间超过负载短路检测延迟时间 (TSIP), 则也关闭放电控制用的 MOSFET(OD 端子 ), 停止放电, 这个状态称为 负载短路状态 当连接在电池正极 (PB+) 和电池负极 (PB-) 之间的阻抗大于放电过流 / 负载短路释放阻抗 ( 典型值约 300kΩ) 时, 放电过流状态和负载短路状态释放, 恢复到正常工作状态 另外, 即使连接在电池正极 (PB+) 和电池负极 (PB-) 之间的阻抗小于放电过流 / 负载短路释放阻抗, 当连接上充电器,CS 端子电压降低到放电过流保护电压 (VDIP) 以下, 也会释放放电过流状态或负载短路状态, 回到正常工作状态 注意 : (1) 若不慎将充电器反接时, 回路中的电流方向与放电时电流方向一致, 如果 CS 端子电压高于放电过流检测电压 (VDIP), 则可以进入放电过流保护状态, 切断回路中的电流, 起到保护的作用 充电过流状态正常工作状态下的电池, 在充电过程中, 如果 CS 端子电压低于充电过流检测电压 (VCIP), 并且这种状态持续的时间超过充电过流检测延迟时间 (TCIP), 则关闭充电控制用的 MOSFET(OC 端子 ), 停止充电, 这个状态称为 充电过流状态 进入充电过流检测状态后, 如果断开充电器使 CS 端子电压高于充电过流检测电压 (VCIP) 时, 充电过流状态被解除, 恢复到正常工作状态 允许 0V 电池充电功能此功能用于对已经自放电到 0V 的电池进行再充电 当连接在电池正极 (PB+) 和电池负极 (PB-) 之间的充电器电压, 高于 向 0V 电池充电的充电器起始电压 (V0CH) 时, 充电控制用 MOSFET 的门极固定为 VDD 端子的电位, 由于充电器电压使 MOSFET 的门极和源极之间的电压差高于其导通电压, 充电控制用 MOSFET 导通 (OC 端子 ), 开始充电 这时, 放电控制用 MOSFET 仍然是关断的, 充电电流通过其内部寄生二极管流过 当电池电压高于过放电检测电压 (VDL) 时,FM2113 进入正常工作状态 注意 : 1. 某些完全自放电后的电池, 不允许被再次充电, 这是由锂电池的特性决定的 请询问电池供应商, 确认所购买的电池是否具备 允许向 0V 电池充电 的功能, 还是 禁止向 0V 电池充电 的功能 2. 允许向 0V 电池充电功能 比 充电过流检测功能 优先级更高 因此 使用 允许向 0V 电池充电 功能的 IC, 在电池电压较低的时候会强制充电 电池电压低于过放电检测电压 (VDL) 以下时, 不能进行充电过流状态的检测 www.superchip.cn 第 6 页共 7 页 Version 1.0
封装信息 www.superchip.cn 第 7 页共 7 页 Version 1.0