リチウムイオン 2 次電池 2cell 用保護 IC

81011HKPC 一部変 /51408MSPC 20080312-S00002 No.A1151-1/8 http://onsemi.jp

Semiconductor Components Industries, LLC, 2013 November, 2013

LV51138T

概要

LV51138Tは、リチウムイオン2次電池 2cell用保護ICである。

特長

・各cell毎の監視機能 過充電、過放電を検出し、充放電を制御

・高い検出電圧精度 過充電検出精度 ±25mV 過放電検出精度 ±100mV

・ヒステリシスキャンセル機能 過充電検出後、負荷が接続された場合には、

過充電検出電圧のヒステリシスが小さくなる

・放電電流監視機能 過電流、負荷短絡、過大充電器電圧を検出し、

過大な充放電電流を抑制

・低消費電流 通常動作時 typ 6.0

μ

μ

・0V充電機能 cell電圧が0Vになっても、VDD－V-間に電圧を与えることにより 充電が可能

絶対最大定格/Ta=25℃

項目 記号 条件 定格値 unit

電源電圧 VDD －0.3～＋12 V

入力電圧

充電器マイナス電圧

V- VDD－28～VDD＋0.3 V

Cout 端子電圧 Vcout VDD－28～VDD＋0.3 V

出力電圧

Dout 端子電圧 Vdout VSS－0.3～VDD＋0.3 V

許容損失(単体) Pd max 170 mW

動作周囲温度 Topr －30～＋85 ℃

保存周囲温度 Tstg －40～＋125 ℃

CMOS集積回路

リチウムイオン 2 次電池 2cell 用保護 IC

最大定格を超えるストレスは、デバイスにダメージを与える危険性があります。最大定格は、ストレス印加に対してのみであり、推奨動作条件を超えての機能 的動作に関して意図するものではありません。推奨動作条件を超えてのストレス印加は、デバイスの信頼性に影響を与える危険性があります。

電気的特性/Ta=25℃ (特に条件指定が無い場合)

項目 記号 条件 min typ max unit

動作入力電圧 Vcell VDD－VSS間電圧 1.5 10 V

0Vセル充電最低動作電圧 Vmin VDD－VSS=0,VDD－V-間電圧 1.5 V 4.185 4.210 4.235 V

過充電検出電圧 Vd1

Ta=0～45℃ ※1 4.175 4.210 4.245 V V-≦Vd3 4.000 4.050 4.100 V

過充電復帰電圧 Vr1

V-＞Vd3 4.110 4.220 V

過充電検出遅延時間 td1 VDD－Vc=3.5V→4.5V, Vc－VSS=3.5V

0.5 1.0 1.5 s

過充電復帰遅延時間 tr1 VDD－Vc=4.5V→3.5V, Vc－VSS=3.5V

20.0 40.0 60.0 ms

過放電検出電圧 Vd2 2.20 2.30 2.40 V

過放電復帰ヒステリシス電圧 Vh2 10.0 20.0 40.0 mV

過放電検出遅延時間 td2 VDD－Vc=3.5V→2.2V, Vc－VSS=3.5V

50 100 150 ms

過放電復帰遅延時間 tr2 VDD－Vc=2.2V→3.5V, Vc－VSS=3.5V

0.5 1.0 1.5 ms

過電流検出電圧 Vd3 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 0.18 0.20 0.22 V 過電流復帰ヒステリシス電圧 Vh3 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 5.0 10.0 20.0 mV 過電流検出遅延時間 td3 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 10.0 20.0 30.0 ms 過電流復帰遅延時間 tr3 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 0.5 1.0 1.5 ms 短絡検出電圧 Vd4 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 1.0 1.3 1.6 V 短絡検出遅延時間 td4 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 0.4 1.0 1.6 ms 過大充電器検出電圧 Vd5 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V

(V-)－VSS間電圧

－0.60 －0.45 －0.30 V

過大充電器復帰 ヒステリシス電圧

Vh5 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 25.0 50.0 100.0 mV

スタンバイ復帰電圧 Vstb VDD－Vc=2.0V,Vc－VSS=2.0V (V-)－VSS間電圧

VDD×0.4 VDD×0.5 VDD×0.6 V

過大充電器検出遅延時間 td5 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V

※2

0.5 1.5 3.0 ms

過大充電器復帰遅延時間 tr5 VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 0.5 1.5 3.0 ms

復帰抵抗(VM－VDD) RDD 過充電検出時 100 200 400 k

Ω

復帰抵抗(VM－VSS) RSS 過電流もしくは短絡検出時 15 30 60 k

Ω

Vc－VSS=4.4V

0.5 V

Cout Pch ON電圧 VOH1 IOL=50μA,VDD－Vc=3.9V, Vc－VSS=3.9V

VDD－0.5 V

Dout Nch ON電圧 VOL2 IOL=50μA,VDD－Vc=2.2V, Vc－VSS=2.2V

0.5 V

Dout Pch ON電圧 VOH2 IOL=50μA,VDD－Vc=3.9V, Vc－VSS=3.9V

VDD－0.5 V

Vc入力電流 Ivc VDD－Vc=3.5V,Vc－VSS=3.5V 0.0 1.0

μ

μ

μ

※1 上限の目標設定値であり未測定である。

※2 過放電時の充電器接続時は、過放電復帰後からの遅延時間である。

1 VDD

2 Cout

3 V-

4 VSS

8 7 6 5

Dout T Vc Sense

Top view

unit:mm (typ) 3245B

ピン配置図

端子機能

端子番号 端子記号 端子説明

1 VDD VDD端子

2 Cout 過充電検出出力端子

3 V- 充電器マイナス電位入力端子

4 VSS VSS端子

5 Sense Sense端子

6 Vc 中間電位入力端子

7 T 検出時間短縮用端子

(「H」:短縮モード,「L」or「Open」:通常モード)

8 Dout 過放電検出出力端子

Pd max -- Ta

-30 -20 0 20 40 60 80 100

68

0 50 100 150 200

170

SANYO : MSOP8(150mil)

3.0

1.1MAX

3.0 0.5

4.9

1 2 8

0.25 (0.53) 0.65

(0.85)

0.125

0.08

ブロック図

6

+ - + -

+ - + -

4 5

+ -

3

td1,tr1

td2,tr2

td3,tr3 +

-

+ -

1

td5,tr5

td4

2

8

VSS V-

Sence VDD

Vc

Cout

Dout

7

T

機能説明 過充電検出

どちらか一方のセル電圧が過充電検出電圧以上になった時は、過充電検出遅延時間後にCout端子を

「L」にし、外付けNch MOS FETをOFFさせて、それ以上の充電を停止させる。この遅延時間は内部 のカウンタにより設定される。

過充電を検出するコンパレータはヒステリシス機能を備えている。ただし、過充電検出後に負荷を 接続することにより、そのヒステリシスはキャンセルされ、コンパレータ固有のヒステリシスへと 小さくなる。

過充電検出後は、誤動作を防止するために過電流検出は行わない。ただし、短絡検出は可能である。

過充電復帰

充電器を接続した状態で、両方のセル電圧が過充電復帰電圧(VM≧Vd3)以下になるか、負荷接続を 行った時に両方のセル電圧が過充電検出電圧(VM＞Vd3)以下であった場合は、内部カウンタで設定 された過充電復帰遅延時間後にCout端子は「H」に復帰する。

負荷接続を行った時に、どちらか一方のセル、もしくは両方のセル電圧が過充電検出電圧 (VM＞Vd3)以上であった時はCout端子は「H」に復帰しないが、Cout端子の外付けNch MOS FETの寄 生ダイオードを介して負荷電流が流れることにより各セル電圧が過充電復帰電圧(VM＞Vd3)以下に なると過充電復帰遅延時間後にCout端子は「H」に復帰する。

ただし、後述する様に電圧の高い充電器を接続した場合には過充電復帰後に過大充電器検出に入っ てしまうため、Cout端子は「H」に復帰しない。

過放電検出

どちらか一方のセル電圧が過放電検出電圧以下になった時は、過放電検出遅延時間後にDout端子を

「L」にし、外付けNch MOS FETをOFFさせて、それ以上の放電を停止させる。この遅延時間は内部 のカウンタにより設定される。

過放電検出後はスタンバイ状態に入り、ICの消費電流をほぼ0Aに抑える。また検出後、V-端子は VDD端子に200kΩで接続される。

過放電復帰

過放電からの復帰は充電器の接続によってのみ行われる。過放電検出後、充電器を接続することに より、V-端子電圧がスタンバイ復帰電圧以下になると、即座にスタンバイ状態から復帰し、セル電 圧監視を開始する。両方のセル電圧が過放電検出電圧以下の場合にはDoutピンの外付けFETの寄生 ダイオード経由で充電され、充電により、両方のセル電圧が過放電検出電圧以上になると、内部カ ウンタで設定された過放電復帰遅延時間後にDout端子は「H」に復帰する。

過電流検出

電池に大きな放電電流が流れ、外付けNch MOS FETのON抵抗によりV-電位が上昇し、過電流検出電 圧以上になると、過電流状態とみなし、過電流検出遅延時間後にDout端子を「L」にし、外付けNch MOS FETをOFFさせて、回路に大電流が流れることを防ぐ。この遅延時間は内部のカウンタにより設 定される。検出後、V-端子はVSSに30kΩで接続される。また、過電流検出後はスタンバイ状態にな らない。

短絡検出

もっと大きな放電電流が流れ、V-端子電圧が短絡検出電圧以上になると、過電流検出遅延時間より 短い短絡検出遅延時間後に短絡検出状態となる。短絡検出状態では、過電流検出同様にDout端子を

「L」にし、外付けNch MOS FETをOFFさせて、回路に大電流が流れることを防ぐ。検出後、V-端子 はVSSに30kΩで接続される。また、短絡検出後はスタンバイ状態にならない。

過電流/短絡復帰

過電流・短絡検出後には、V-端子とVSS端子との間に内蔵された復帰抵抗(typ.30kΩ)が有効になり、

過電流・短絡検出後に負荷が開放されオープン状態になると、V-端子電圧はVSS端子電圧に引かれ る。その後、V-端子電圧が過電流検出電圧以下まで低下した時点で過電流・短絡検出状態から復帰 することとなり、内部カウンタで設定された過電流復帰遅延時間後にDout端子は「H」に復帰する。

過大充電器検出・復帰

充電器接続により、V-端子・VSS間の電位差が過大充電器検出電圧以下になると、一定の遅延時間後 にCout端子を「L」にし、外付けNch MOS FETをOFFさせて、充電できないようになる。検出遅延時間 中に、V-端子・VSS間電位差が過大充電器検出電圧以上に戻れば、過大充電検出動作は中止される。

また、過大充電器が検出された後、V-端子・VSS間電位差が過大充電器検出電圧以上になれば、ある 一定時間後にCoutは「H」に復帰する。この検出・復帰の遅延時間は内部で設定されている。

Dout端子が「L」の場合には、Dout端子の外付けNchFETの寄生ダイオードを介しての充電になり、

その場合はV-端子・VSS間電位差が－Vfとなり過大充電器検出電圧以下となるので過放電・過電流・

短絡検出中では過大充電器検出は行わない。

また、過放電電池に過大な充電器を接続した場合には、Dout端子は「L」となっている間は過大充 電器検出は行わないが、寄生ダイオードを介しての充電で電池電圧が過放電検出電圧まで上昇し Dout端子が「H」となった後もV-端子・VSS間の電位差が過大充電器検出電圧以下であれば、Dout端 子「H」後から遅延動作を開始する。

0Vｾﾙの充電

セル電圧が0Vであっても、VDD・V-間に0Vセル充電最低動作電圧以上の電位差が発生すると、Cout 端子が「H」を出力し充電が可能となる。

テスト時間短縮機能

T端子をVDD電位にすることにより、カウンタで設定されている各種遅延時間をカットすることがで きる。T端子が「L」であれば通常の時間設定となる。カウンタで設定されていない遅延時間はこの 端子では制御できない。また、負荷短絡時など大電流によるGND変動による誤動作を防止するため、

T端子はVSS端子とショートしておくことを推奨する。

検出重複時の動作

重複状態 検出重複時の動作 検出後の状態

過放電検出 過充電検出が優先される。過充

電検出後も過放電状態が継続さ れた場合、過放電検出が再開さ れる。

先に過充電検出した時はV-は開放 される。過充電検出後に過放電検 出した時はスタンバイ状態になら ない。ただし、V-はVDDに200kΩで 接続される。

過充電検出時

過電流検出 (※1)並行して検出を行うことが できる。先に過電流状態に入っ ても過充電検出は継続される。

先に過充電状態に入った時は過 電流検出は中断される。

(※2)先に過電流検出した時はV-は VSSに30kΩで接続される。先に過充 電検出した時はV-は開放される。

過充電検出 過放電検出は中断され、過充電

検出が優先される。過充電検出 後も過放電状態が継続された場 合、過放電検出が再開される。

過充電検出後に過放電検出した時 はスタンバイ状態にならない。但 し、V-はVDDに200kΩで接続され る。

過放電検出時

過電流検出 (※3)並行して検出を行うことが できる。先に過電流状態に入っ ても過放電検出は継続される。

先に過放電状態に入った時には 過電流検出は中断される。

(※4)先に過電流検出した時はV-は VSSに30kΩで接続されるが、後に過 放電検出されるとV-はVDDに200kΩ で接続され、スタンバイ状態に入 る。先に過放電検出した時はV-は VDDに200kΩで接続され、スタンバ イ状態に入る。

過充電検出 (※1) (※2)

過電流検出時

過放電検出 (※3) (※4)

(注意) 短絡検出はいつも独立して検出を行うことができる。

過大充電器検出は、過放電・過電流・短絡検出時には動作せず、それらの復帰直後から 遅延開始となる。

タイミングチャート

【Cout出力系】

【Dout出力系】

VDD

V- Vd1 Vr1

Vd2

Vd3 Vd4 VDD

VSS

VSS VDD

Dout td2 tr2 td3 tr3 td4 tr3

V- VDD Cout

Vd5

td2 tr2

VDD

V-

Cout Vd1 Vr1

Vd2

Vd3 Vd4 VDD

VSS

V- VDD

td1 tr1 td1 tr1

Vd5

td5 tr5

応用回路例

部品 推奨値 max unit

R1、R2 100 500

Ω

R3 2k 4k

Ω

R4 100 1k

Ω

C1、C2、C3 0.1

μ

μ

※この定数は特性を保証するものではない。

※上記部品以外に、電源を安定化させる目的として、十分な容量のコンデンサをできる限りIC近傍の VDD-VSS間に挿入すること。

※T端子については、VSS接続を推奨とするが、OPENでも良い。

VDD

Cout V- VSS Dout

Vc

Sense

LV51138T

+

−

R1

R2 C1

C2

R4

R3 VSS C3 T

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(参考訳)