英集芯IP3103單節鋰離子/聚合物電池保護芯片

產品描述：

IP3103 提供了一種用于鋰離子/聚合物可充電電池的初級保護的解決方案。該產品集成了聚合物可充電電池安全運行所需的所有檢測和保護。IP3103 僅需要 1uA 左右的正常工作電流（PUMP disable）。保護功能包括充放電保護、過充、過放電、過流、欠壓電池的檢測和保護，在深度放電的情況下，該產品還會斷開電池組，避免電池再次放電。其工作在-40℃～+85℃的溫度范圍內，大大拓寬了芯片的使用條件。IP3103 通過監視連接在 VDD 端子到 VSS 端子間電池電壓、CTL 端子到 VSS 端子間電壓以及內部負壓檢測端電壓檢測來控制充電和放電。

電壓相關保護當電池電壓達到過電壓閾值（V OV ）時，充電路徑斷開。當充電器電壓低于電池電壓，并且電池電壓回落至低于過電壓閾值（V OVR ）左右時，充電回路再次閉合。在電池電壓低于 V UV 時防止電池過度放電，放電路徑開路,進入欠壓保護，IP3103 進入 power down 狀態。當充電電源接通且電池電壓上升至 V UVR 閾值以上時，路徑再次閉合。

產品特性：

電壓監測：

過充電保護電壓 V OVP :3.5V~4.6V(Step：5mV)

過充電保護電壓 V OVP 精度：±15mV

過充電解除電壓 V OVR :3.1V~4.6V note1

過充電解除電壓 V OVR 精度：±50mV

過放電保護電壓 V UVP :2V~3V(Step：10mV)

過放電保護電壓 V UVP 精度：±50mV

過放電解除電壓 V UVR :2V~3.4V note2

過放電解除電壓 V UVR 精度：±75mV

測 電流監測 VI(部 用外部 Sense 電阻)/VM(用 用 MOS 管導通電阻) ：

放電過流 1 保護電壓 V DOC1 :3mV~100mV(Step：0.5mV)

放電過流 1 保護電壓 V DOC1 精度：±1.5mV

放電過流 2 保護電壓 V DOC2 :10mV~200mV(Step：1mV)

放電過流 2 保護電壓 V DOC2 精度：±3mV

放電短路保護電壓 V SC :20mV~400mV(Step：2mV)

放電短路保護電壓 V SC 精度：±5mV

充電過流保護電壓 V COC :-200mV~-3mV(Step：0.5mV)

充電過流保護電壓 V COC 精度：±1mV

內置各種檢測延時：

過充電檢測延時 t OV :256mS ~ 2S

過放電檢測延時 t UV :32mS ~ 256mS

放電過流 1 檢測延時 t DOC1 :8mS ~ 4S

放電過流 2 檢測延時 t DOC2 :8mS ~ 64mS

放電短路檢測延時 t SC :280uS ~ 560uS

充電過流檢測延時 t COC :8mS ~ 64mS

1μA 工作電流 （pump disable ）@25 °C

2uA 工作電流（pump enable ）@25 °C

小于 100nA 休眠 電流

耗盡電池 0V 禁止充電

充放電 可外部 控制 CTL ：

內部上拉，下拉電阻

內部電阻值：1Mohm~10Mohm 可選

控制邏輯可選：H 邏輯和 L 邏輯有效

輸入浪涌鉗位 ，可承受高達 28V 的浪涌電壓

集成 PUMP N-MOSFET 驅動：enable 和 和 disable

輸入反向連接 保護

反極性電池連接保護

工作溫度：-40 °C ～85 °C

I VI 采樣和 M VM 電流采樣可選

封裝： DFN-81.6 6 mm*1.2 2 mm

產品應用：

物聯網設備

可穿戴設備

電池包

移動設備

過充電狀態

V OVR ≠ V OV (過充電解除電壓和過充電檢測電壓不同)在充電中，通常狀態的電池電壓若超過 V OV ，且這種狀態保持在過充電檢測延遲時間 (t OV ) 以上的情況下，會關閉充電控制用開關（Q2）而停止充電。這種狀態稱為過充電狀態。過充電狀態的解除，分為如下的 2 種情況。

(1) 如 果 當 負 端 檢 測 端 子 （ VM ） 電 壓 在 低 于0.35V(典型值)的情況下，當電池電壓降低到過充電解除電壓 (V OVR )以下時，即可解除過充電狀態。

(2) 如果當負端檢測端子（VM）電壓在 0.35V(典型值)以上的情況下，當電池電壓降低到(V OV )以下時，即可解除過充電狀態。

檢測出過充電之后，連接負載開始放電，由于放電電流通過充電控制開關(Q2)的內部寄生二極管流動，因此當負壓檢測端子（VM）電壓比 VSS 端子電壓增加了內部寄生二極管的 V F 電壓。此時，如果當負端檢測端子（VM）電壓在 0.35V(典型值)以上的情況下，當電池電壓在 V OV 以下時，即可解除過充電狀態。V OVR = V OV (過充電解除電壓和過充電檢測電壓相同)在充電中，通常狀態的電池電壓若超過 VOV，且這種狀態保持在（tOV）以上的情況下，會關閉充電控制用開關（Q2）而停止充電。這種狀態稱為過充電狀態。當負端檢測端子（VM）電壓在 0.35V(典型值) 以上，并且電池電壓降低到 VOV 以下時，即可解除過充電狀態。

檢測出過充電之后，連接負載開始放電，由于放電電流通過充電控制用開關（Q2）的內部寄生二極管流動，因此當負壓檢測端子（VM）電壓比 VSS 端子電壓增加了內部寄生二極管的 V F 電壓。此時，如果當負壓檢測端子（VM）電壓在 0.35V(典型值)以上的情況下，當電池電壓在 V OV 以下時，即可解除過充電狀態。

注意,對于超過 V OV 而被充電的電池，即使連接了較大值的負載，也不能使電池電壓下降到 V OV 以下的情況下，在電池電壓降低到 V OV 為止，放電過負壓檢測以及負載短路檢測是不能發揮作用的。但是，實際上電池的內部阻抗有數十 mΩ ，在連接了可使過電流發生的較大值負載的情況下，因為電池電壓會馬上降低，因此放電過負壓檢測以及負載短路檢測是可以發揮作用的。

過放電狀態

當通常狀態下的電池電壓在放電過程中降低到V UV 之下，且這種狀態保持在過放電檢測延遲時間(t UV )以上的情況下，關閉放電控制開關(Q1)而停止放電。這種狀態稱為過放電狀態。在過放電狀態下，內部當負壓檢測端子（VM）會被上拉。在過放電狀態下如果連接充電器，當負壓檢測端子（VM）電壓降低到0 V (典型值) 之下時，電池電壓在 V UV 以上，解除過放電狀態。負壓端子電壓不低于 0 V (典型值) 時，電池電壓在過放電解除電壓 (V UVR ) 以上，解除過放電狀態。

在過放電狀態下，沒有連接充電器時，如果 VM是高電平（>VDD x 0.7），進入低功耗 power down狀態，如果 VM 是低電平(<VDD x 0.3)，則退出低功耗 power down 狀態 。

有休眠功能的時在過放電狀態下，如果VDD端子 ? VM端子間的電壓差降低到VDDx0.3 (典型值) 以下，休眠功能則開始工作，消耗電流將減少到休眠時消耗電流 100nA。通過連接充電器，使VM端子電壓降低到VDDx0.3 (典型值) 以下，可以解除休眠功能。

? 在不連接充電器，VM端子電壓≥0.7 x VDD (典型值) 的情況下，即使電池電壓在V UVR 以上也維持過放電狀態。

? 在連接充電器，0.3 x VDD (典型值)＞VM端子電壓＞0 V (典型值) 的情況下，電池電壓在V UVR 以上，解除過放電狀態。

? 在連接充電器，0 V (典型值)≥VM端子電壓的情況下，電池電壓在V UV 以上，解除過放電狀態。

無休眠功能

在過放電狀態下，即使VDD端子 ? VM端子間的電壓差降低到VDDx0.3 (典型值)以下，休眠功能也不工作。

? 在不連接充電器，VM端子電壓≥0.7 x VDD (典型值) 的情況下，電池電壓在V UVR 以上，解除過放電狀態。

? 在連接充電器，0.3 x VDD (典型值)＞VM端子電壓＞0 V (典型值)的情況下，電池電壓在V UVR 以上，解除過放電狀態。

? 在連接充電器，0 V (典型值)≥VM端子電壓的情況下，電池電壓在V UV 以上，解除過放電狀態。放電過電流狀態

放電過電流

處于通常狀態下的電池，當放電電流達到所定值以上時，會導致電流檢測端子(VI 或 VM)電壓上升到V DOCX 以上，若這種狀態持續保持在放電過電流檢測延遲時間(t DOCX )以上的情況下，會關閉放電控制開關(Q1)而停止放電，這種狀態稱為放電過電流狀態。

在放電過電流狀態下，內部 VM 端子和 VSS 端子間可通過電阻來進行短路。但是，在連接著負載的期間，VM 端子電壓由于連接著負載而變為 VDD 端子電壓。若斷開與負載的連接，則 VM 端子電壓恢復回VSS 端子電壓。當 VM 端子電壓降低到 V DOCR 以下時，即可解除放電過電流狀態。

負載短路

處于通常狀態下的電池，當連接能導致放電過電流發生的負載時，VM 端子電壓上升到 V SC 以上的狀態持續保持在負載短路檢測延遲時間 (t SC ) 以上的情況下，會關閉放電控制開關(Q1)而停止放電。這種狀態稱為短路放電過電流狀態。

短路放電過電流狀態的解除方法與放電過電流相同。也可通過放電控制 CTL 功能(如果選擇 CTL 具有放電過流保護恢復功能)，復位 CTL，即可恢復到通常狀態 。

充電過電流狀態

在通常狀態下的電池，由于充電電流在額定值以上，會導致負電壓檢測端子(VI 或 VM)端子電壓降低到 V COC 以下，若這種狀態持續保持在充電過電流檢測延遲時間 (t COC ) 以上的情況下，會關閉充電控制用開關(Q2)而停止充電。這種狀態稱為充電過電流狀態。

斷開與充電器的連接或者加外部加負載，VM 端子電壓上升到 0.35 V (典型值) 以上時，既可解除充電過電流狀態。在過放電狀態下，充電過電流檢測不發揮作用。