N9105 5 串鋰離子/鋰聚合物電池保護芯片

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N9105_DS_Rev CH1.0

概述

N9105 是一款專為保護 5 串鋰離子/聚合物電池的電池保護芯片，可降低因電池過充，過放，過溫和/或過流條件而導致的電池損壞或壽命縮短的風險。

±25mV 的過充電檢測電壓精度保證電池安全的全容量充電?！?0mV 的電流檢測電壓精度保證放電過流準確觸發(fā)。

N9105 的充電過溫保護閾值和放電過溫保護閾值可通過外部電阻獨立設置。

N9105 可以直接驅動外部 N 型的充電 MOSFET 和 N 型放電 MOSFET。

N9105 的低功耗設計讓電池包在存儲階段只消耗微不足道的電流。

應用

? 電動工具

? 家電

? 備用電池系統(tǒng)

特點

? 內置高精度電壓檢測電路： ? 過充電檢測電壓：

VCOV = 4.1V to 4.35V；50mV/step

精度：±25mV

? 過充電滯后電壓：

VΔCOV=0~300mV；100mV/step

? 過放電檢測電壓：

VCUV=2.3V to 2.9V；200mV/step

精度：±80mV

? 過放電滯后電壓：

VΔCUV =300mV~900mV； 200mV/step

? 內置三段放電過電流檢測電路： ? 過電流 1 檢測電壓：

VPDOC1= 50mV to 150mV；25mV/step 精度：±10mV

? 過電流 2 檢測電壓：

VPDOC2= 2* VPDOC1

精度：±20mV

? 負載短路檢測電壓：

VPSC= 4* VPDOC1 精度：±50mV

? 內置獨立的充電過溫和放電過溫保護，可通過外部電阻獨立設置充電過溫保護閾值和放電過溫保護閾值

? 內置充電低溫保護

? 各種延遲時間可通過外部電容設置

? 低消耗電流：

? 工作狀態(tài)時：典型值 25μA

? 休眠狀態(tài)時：<1μa

? 封裝：SOP-16

訂購信息

封裝 溫度范圍 訂購型號 包裝打印 產(chǎn)品打印

SOP-16 -40℃~85℃ N9105ESOP-YY

Tape and Reel 2500 units

N9105-YY xxxxxX

Note:

xxxxxX

Assembly Factory Code Lot Number

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典型應用電路

103AT

1K

1K

1K

1K

200R 1N4148

NCDRV

NDDRV

N9105

(SOP16)

VM

CS

CUVT COVT

TS

VCC VC5

VC4

VC3

VC2

VC1

VTD

1

2

3

4

5

6

8 9

11

12

13

14

15

16

47~470nF

47~470nF

47~470nF

4.7uF

47~470nF

100nF

100nF

R005

100R

47nF

10M

5.1K

DSG FET

5.1K

1K

47~470nF

1.2M

CHG FET

510K

20K

20K

VSS7 VTC 10

PCK-

PCK+

510K

圖 1. 充電 NMOSFET 和放電 NMOSFET 的典型應用電路

(注：禁止 0V 充電的簡易應用，單節(jié)電池電壓低于 1.5V 左右將禁止充電)

103AT

1K

1K

1K

1K

200R 1N4148

NCDRV

NDDRV

N9105

(SOP16)

VM

CS

CUVT COVT

TS

VCC VC5

VC4

VC3

VC2

VC1

VTD

1

2

3

4

5

6

8 9

11

12

13

14

15

16

47~470nF

47~470nF

47~470nF

4.7uF

47~470nF

100nF

100nF

R005

100R

47nF

10M

5.1K

DSG FET

5.1K

1K

47~470nF

1.2M

CHG FET

510K

20K

20K

VSS7 VTC 10

PCK-

PCK+

圖 2. 充電 NMOSFET 和放電 NMOSFET 的典型應用電路

(注：允許 0V充電的簡易應用)

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管腳定義圖

N9105 (SOP16)

VC4

1NCDRV

2VM

3NDDRV

4CS

5CUVT

6COVT

7VSS

8TS

16 VCC

15 VC5

114

13 VC3

12 VC2

11 VC1 10 VTC

9 VTD

圖 3. 管腳定義圖

管腳描述

引腳號碼 引腳名稱 引腳功能描述

1 NCDRV 充電 NMOSFET 驅動

2 VM 負載開路檢測和充電器檢測引腳

3 NDDRV 放電 NMOSFET 驅動

4 CS 電流檢測電壓輸入引腳

5 CUVT 電池欠壓保護延遲時間設定引腳，外接電容

6 COVT 電池過壓保護延遲時間設定引腳，外接電容

7 VSS 芯片負電源輸入引腳

8 TS 溫度檢測電壓輸入引腳

9 VTD 放電過溫保護閾值設定引腳

10 VTC 充電過溫保護閾值和充電低溫保護閾值設定引腳

11 VC1 電芯 1 正極輸入，電芯 2 負極輸入

12 VC2 電芯 2 正極輸入，電芯 3 負極輸入

13 VC3 電芯 3 正極輸入，電芯 4 負極輸入

14 VC4 電芯 4 正極輸入，電芯 5 負極輸入

15 VC5 電芯 5 正極輸入

16 VCC 芯片正電源輸入引腳，連接電池組正端

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簡化模塊圖

VCC

VC5

VTC

VTD

NDDRV

NCDRV

電池電壓檢測

過壓檢測

欠壓檢測

邏輯控制

延時控制

充放電控制過流1檢測

電池通道控制

VSS

CS

UV

OV

Control

DOCP1

Ld-Open/ Charger in

負載/充電器檢測

溫度檢測控制

DOT

TS

CUT

溫度檢測

放電過溫檢測

充電低溫檢測 Control

Control

過流2檢測

短路檢測電流檢測

DOCP2

SCP

放電管驅動

充電管驅動

VM

VC4

VC3

VC2 VC1

充電過溫檢測

CUVT COVT

COT

圖 4. 內部模塊簡化圖

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極限參數(shù)(注 1)

(無特別說明，Ta=25°C)

參數(shù) 符號 對應引腳 參數(shù)范圍 單位

VCC引腳輸入電壓范圍 VCC VCC VSS-0.3 to VSS+35 V

低壓引腳電壓范圍 VIN_LV

CS, CUVT, COVT, TS, VTD, VTC

VSS-0.3 to VSS+5.5 V

VM 引腳電壓范圍 VVM VM VSS-0.3 to VCC+0.3 V

電池輸入引腳電壓范圍

VC(n) to VC(n-1), n=2 to 5;

VC1 to VSS

VCELL

VC5, VC4, VC3, VC2, VC1

-0.3 to +8 V

NCDRV 引腳電壓范圍 VNCDRV NCDRV VCC-35 to VCC+0.3 V

NDDRV 引腳電壓范圍 VNDDRV NDDRV VSS-0.3 to VSS +15 V

ESD (HBM) (注 2) ±2 KV 工作結溫范圍 TA -40 to +85 °C 存儲溫度范圍 TSTG -40 to +125 °C

PN 結到環(huán)境熱阻(SOP-16) JA

?

130 °C/W

注 1：極限值是指超出該工作范圍

注 2：HBM: ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2014

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電氣參數(shù)

(無特別說明，Ta=25°C，VCELL=3.6V)

參數(shù) 符號 條件 最小值 典型值 值 單位

VCC 供電

輸入電壓工作范圍 VCC 4.0 25 V

輸入電流

IVCC_NOR 正常狀態(tài)，VCELL=3.6V 25 35 μ A

IVCC_PD 關斷狀態(tài)，VCELL=1.8V 0.6 1.0 μ A

啟動電壓 VPOR 4.8 V

放電 MOSFET驅動電源 VVREGH

VCC>VVREGH+1V 8.0 10.5 13 V

VCC

電池檢測電路輸入電流 (IVC5, IVC4, IVC3, IVC2, IVC1)

正常狀態(tài)的 VC5 輸入電流 IVC5 VCELL=3.6V 12.0 15.0 μ A 正常狀態(tài)的 VC(n) 輸入電流 IVCn VCELL=3.6V, n=1 ~ 4 -0.5 +0.5 μ A 電壓保護參數(shù)

過充電保護電壓：

4.1V~4.35V可選；50mV/step

VCOV VCOV-25 VCOV VCOV+25 mV

過充電恢復電壓：

VCOVR =VCOV-VΔCOV； VΔCOV：

0~300mV；100mV/step

VCOVR VCOVR-25 VCOVR VCOVR+25 mV

過放電保護電壓：

2.3V~2.9V可選；200mV/step

VCUV VCUV-80 VCUV VCUV+80 mV

過放電恢復電壓：

VCUVR= VCUV+ VΔCUV；

VΔCUV：300mV~900mV；200mV/step

VCUVR VCUVR-80 VCUVR VCUVR+80 mV

電流保護參數(shù)

過電流 1保護電壓：

50mV~150mV可選；25mV/step

VPDOC1 VPDOC1-10 VPDOC1 VPDOC1+10 mV

過電流 2保護電壓：

VPDOC2=2* VPDOC1

VPDOC2 VPDOC2-20 VPDOC2 VPDOC2+20 mV

負載短路保護電壓：

VPSC=4* VPDOC1

VPSC VPSC-50 VPSC VPSC+50 mV

溫度保護參數(shù)

放電過溫保護閾值 tDOT 由連接到 VTD引腳的電阻設定 tDOT-5 tDOT tDOT+5 °C 放電過溫恢復遲滯 tΔDOT 10 °C 放電過溫恢復閾值 tDOTR tDOTR = tDOT –tΔDOT tDOTR-5 tDOTR tDOTR+5 °C 充電過溫保護閾值 tCOT 由連接到 VTC引腳的電阻設定 tCOT-5 tCOT tCOT+5 °C 充電過溫恢復遲滯 tΔCOT 5 °C 充電過溫恢復閾值 tCOTR tCOTR = tCOT –tΔCOT tCOTR-5 tCOTR tCOTR+5 °C 充電低溫保護閾值 tCUT 由連接到 VTC引腳的電阻設定 tCUT-5 tCUT tCUT+5 °C 充電低溫恢復遲滯 tΔCUT 5 °C 充電低溫恢復閾值 tCUTR tCUTR = tCUT + tΔCUT tCUTR-5 tCUTR tCUTR+5 °C 充放電狀態(tài)檢測電壓 VDSG 2.0 3.5 6.5 mV 檢測延遲時間

過充電保護延遲時間 TCOV CCOVT=0.1μF 0.6 1.0 1.4 S 過放電保護延遲時間 TCUV CCUVT=0.1μF 0.6 1.0 1.4 S 過放電后芯片進入休眠延遲時間 TCUV_PD CCUVT=0.1μF 11 S 過電流 1保護延遲時間 TPDOC1 CCUVT=0.1μF 0.6 1.0 1.4 S 過電流 2保護延遲時間 TPDOC2 CCUVT=0.1μF 0.06 0.1 0.14 S 負載短路保護延遲時間 TPSC 內部固定延遲 100 250 500 μS

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溫度檢測周期 TTDET CCOVT=0.1μF 0.5 1.0 1.5 S

MOSFET 驅動參數(shù)

NCDRV引腳輸出電流能力 INCDRV

VCELL=3.6V，VNCDRV=VCC–3V 4 6 8 μA

充電保護事件發(fā)生 Hi-Z

NDDRV引腳輸出電壓

VNDDRVH 無放電保護事件發(fā)生 = VVREGH VNDDRVL 放電保護事件發(fā)生 0.4 V

VM

VM引腳吸收電流能力 IVM 負載開路檢測 50 μ A

功能描述

1. 上電過程

當電源接入，VCC 上升，放電 MOSFET 默認關閉；當 VCC≥VPWR-ON，N9105 將檢測是否有放電保護事件發(fā)生。如果沒有放電保護事件且負載斷開，驅動打開放電

MOSFET，N9105 進入正常工作狀態(tài)。

2. 放電過電流保護

N9105 有三段放電過電流保護功能。

PDOC1：當 VCS≥VPDOC1 且延遲時間 TD≥TPDOC1，

PDOC1 觸發(fā)，放電 MOSFET 關閉。

PDOC2：當 VCS≥VPDOC2 且延遲時間 TD≥TPDOC2，

PDOC2 觸發(fā)，放電 MOSFET 關閉。

PSC：當 VCS≥VPSC且延遲時間 TD≥TPSC，PSC 觸發(fā)，放電 MOSFET 關閉

PDOC1，PDOC2 和 PSC 只有在負載開路時才會解除。

3. 溫度保護

在正常工作條件下，N9105 每個 TTDET 周期輪流檢測過溫保護和低溫保護。

放電狀態(tài)

DOT：N9105 一旦檢測到電池組的溫度高于放電過溫保 護 閾 值 tDOT ， 放 電 過 溫 保 護 DOT 觸 發(fā) ， 充 放 電

MOSFET 同時關閉。

DOT 恢復：當滿足以下條件時，放電過溫保護狀態(tài)將被解除。

a) 電池組溫度降低至放電過溫恢復閾值 tDOTR 及以下。

放電過溫保護狀態(tài)解除時，充電 MOSFET 恢復，放電

MOSFET 恢復還需要滿足以下條件：

a) 負載被移除或者充電器插入。

充電狀態(tài)

COT：N9105 一旦連續(xù)檢測到電池組的溫度高于充電過溫保護閾值 tCOT 兩次，充電過溫保護 COT 觸發(fā)，充電

MOSFET 關閉。

COT 恢復：當以下兩個條件之一發(fā)生時，充電過溫保護狀態(tài)就會被解除。

a) 電池組溫度低于充電過溫保護恢復閾值 tCOTR 及以下。

b) 檢測到放電電流。

CUT：N9105 一旦連續(xù)檢測到電池組的溫度低于充電低溫保護閾值 tCUT 兩次，充電低溫保護 CUT 觸發(fā)，充電

MOSFET 關閉。

CUT 恢復：當以下兩個條件之一發(fā)生時，充電低溫保護狀態(tài)就會被解除。

a) 電池組溫度高于充電低溫保護恢復閾值 tCUTR 及以上。

b) 檢測到放電電流。

DOT、COT、CUT 閾值設定

圖 5 是溫度檢測電路，熱敏電阻為 B=3435 的 NTC：

103AT。

R1

103AT

R2

TS

VTD

VTC

VSS

Current sense resistor

Discharge current direction

N9105

圖 5.溫度檢測電路

DOT 閾值設定 如圖 5，DOT 閾值由連接到 VTD 的電阻 R1 設定：

R1=9*RDOT

其中，RDOT 是熱敏電阻 103AT 在 DOT 溫度閾值所對

應的阻值。 例如：

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設置 DOT 閾值為 65°C， 對 應 的熱 敏電 阻 阻 值RDOT=2.588KΩ，則 R1=23KΩ。 設置 DOT 閾值為 70°C， 對 應 的熱 敏電 阻 阻 值RDOT=2.228KΩ，則 R1=20KΩ。 設置 DOT 閾值為 75°C， 對 應 的熱 敏電 阻 阻 值RDOT=1.924KΩ，則 R1=17KΩ。

COT/CUT 閾值設定

COT/CUT 閾值由連接到 VTC 的電阻 R2 設定：

R2=4.75RCOT

其中，RCOT 是熱敏電阻 103AT 在 COT 溫度閾值所對

應的阻值。

CUT 閾值由 RCOT決定：

RCUT=7.125RCOT 例如： 設置 COT 閾值為 45°C， 對 應 的熱 敏電 阻 阻 值RCOT=4.911KΩ，則 R2=23KΩ，RCUT=34.5KΩ，對應的CUT 閾值為-5.5°C 。

設置 COT 閾值為 50°C， 對 應 的熱 敏電 阻 阻 值RCOT=4.16KΩ，則 R2=20KΩ，RCUT=30KΩ，對應的 CUT 閾值為-2°C 。

COT 閾值和 DOT 閾值由外部電阻 R1 和 R2 分別設置，可使應用更加靈活和便利。 取消 DOT/COT/CUT 功能： 用 20KΩ 的電阻替代熱敏電阻將不會觸發(fā) COT、DOT 和 CUT。

僅取消 CUT 功能：

將一個 51KΩ 的電阻與熱敏電阻并聯(lián)將不會觸發(fā)

CUT。

4. 過充電保護 一旦任何一節(jié)電池電壓超過 VCOV 并持續(xù) TCOV 及以上，N9105 就進入過充電保護狀態(tài)(COV)，充電 MOSFET 關閉。在 COV 狀態(tài)，N9105 一旦檢測到放電電流，充電MOSFET 打開。

當每節(jié)電池的電壓都低于 VCOVR，N9105 退出過充電狀 態(tài) ， 此 時 若 無 其 他 充 電 保 護 事 件 ， 則 打 開 充 電

MOSFET。

5. 過放電保護 一旦任何一節(jié)電池電壓低于 VCUV并持續(xù) TCUV及以上，N9105 就進入過放電保護狀態(tài)(CUV)，放電 MOSFET 關閉，同時打開充電器檢測功能。

CUV 恢復：

a) 所有電池電壓被充電至 VCUVR及以上。 放電 MOSFET 恢復還需要滿足以下條件：

a) 負載被移除或者充電器插入。

6. 休眠狀態(tài) 在過放電狀態(tài)，如果同時滿足以下條件，N9105 將進

入休眠狀態(tài)：

a) 無任何充電保護事件(過充電、充電過溫、充電低溫）。

b) 過放電狀態(tài)持續(xù) TCUV_PD及以上。 在休眠狀態(tài)，放電 MOSFET 關閉，充電 MOSFET 打開，大部分內部電路停止工作，消耗電流降低至 IVCC_PD 或更低。

休眠狀態(tài)恢復需要滿足以下條件：

a) 充電器插入。

7. 延遲時間設置

過充電保護延遲時間(TCOV)和溫度檢測周期(TTDET)由連

接到 COVT 引腳的外部電容設置。

過放電保護延遲時間(TCUV)、關斷延遲時間(TCUV_PD)和一段/二段過電流延遲時間(TPDOC1& TPDOC2)由連接到 CUVT 引腳的外部電容設置。 短路保護延遲(TPSC)為固定的 250μS (典型值)。 典型值：

TCOV [s] = 10 * CCOVT [μF]

TTDET [s] = 10 * CCOVT [μF]

TCUV [s] = 10 * CCUVT [μF]

TCUV_PD [s] = 110* CCUVT [μF]

TPDOC1 [s] = 10 * CCUVT [μF]

TPDOC2 [s] = 1.0 * CCUVT [μF]

產(chǎn)品名目錄

Part Number

COV

Threshold

VCOV

COV release

Threshold

VCOVR

CUV

Threshold

VCUV

CUV release

Threshold

VCUVR

Pack Level- 1

OC Threshold

VPDOC1

Pack Level-2

OC Threshold

VDOCP2

Pack SC

Threshold

VPSC

N9105ESOP-AA

4.25 ±0.025V

4.05 ±0.025V

2.7 ±0.08V

3.0 ±0.08V

0.1 ±0.01V

0.2 ±0.02V

0.4 ±0.05V

注：需要上述檢測電壓值以外的產(chǎn)品時，請向本公司營業(yè)部咨詢。

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封裝信息

SOP-16

A1

A3

A

D

A2

b e

B B

EE1

SYMBOL

MILLIMETER

MIN NOM MAX

A ＿ ＿ 1.77

A1 0.08 0.18 0.28

A2 1.20 1.40 1.60

A3 0.55 0.65 0.75 b 0.39 ＿ 0.48 b1 0.38 0.41 0.43 c 0.21 ＿ 0.26 c1 0.19 0.20 0.21 D 9.70 9.90 10.10

E 5.80 6.00 6.20

E1 3.70 3.90 4.10 e 1.27BSC

L 0.50 0.65 0.80 L1 1.05BSC

θ 0 ＿ 8°

SECION B-B

b b1

c1 c

BASE METAL

WITH PLATING

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