TH8501 3/4/5节锂电池保护IC
产品内容介绍
■ TH8501概述
TH8501内置高精度电压检测电路，是用于3/4/5节串联锂离子/锂聚合物可充电电池保护IC。
TH8501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保护、过放保护、放电过电流保护、充电过
电流保护、温度保护等功能。
TH8501具有极低功耗，在断开负载或电池进入欠压保护时，自动进入休眠模式，待机功耗几乎为“0”。大大延长了电池组的空
载存放时间。
■ TH8501特点
● 低功耗
空载待机功耗： 0.4uA (典型值)
正常工作功耗： 22uA (典型值)
● 采用高耐压工艺，最大耐压值 28V
● 无负载时，自动进入休眠模式
● 通过SEL管脚切换3/4/5节应用
● 高精度电压检测功能
● 放电过电流检测功能（Rsens=9.1K）
过电流检测电压1： 0.14V ± 10mV
过电流检测电压2： 0.31V ± 30mV
短路检测电压： 0.48V ± 50mV
● 充电过流检测功能
充电过电流检测电压： -0.025V ±10mV
● 放电过流值外部可调
● 支持功率MOS管电流取样
● 支持充电双信号控制
● 内置断线检测功能
● 内置LED电量指示功能，充电闪烁
● NTC充放电温度保护功能
● 封装形式： TSSOP-16 、 SOP16
■ TH8501应用
• 锂离子/锂聚合物可充电电池组
■ TH8501选型指南
TH8501 - XXXX （产品规格代码 ）
• 产品名目录
产品型号 | 过充电 检测电压 VOVn （V） | 过充电 解除电压 VOVRn （V） | 过放电 检测电压 VUVn （V） | 过放电 解除电压 VUVRn （V） | 放电过电流检测 电压1 VDET1 （V） | 放电过电流检测 电压2 VDET2 （V） | 充电过电流检测 电压 VDET4 （V） |
TH8501-AA00 | 4.250 | 4.05 | 2.5/2.75*(1) | 3.00 | 0.1 | 0.25 | -0.025 |
TH8501-AA01 | 4.225 | 4.05 | 2.5/2.75*(1) | 3.00 | 0.14 | 0.31 | -0.025 |
TH8501-AA02 | 4.200 | 4.05 | 2.5/2.75*(1) | 3.00 | 0.1 | 0.25 | -0.025 |
TH8501-AA03 | 3.750 | 3.60 | 2.05 | 2.50 | 0.1 | 0.25 | -0.025 |
■ 引脚排列图
■ 引脚说明
编号 | 名称 | 描述 |
1 | CHSE | 充电器检测端 |
2 | COUT | 充电MOSFET管控制端 |
3 | VM | 负载检测端 |
4 | DOUT | 放电MOSFET管控制端 |
5 | SENS | 充放电电流检测端 |
6 | DLED | 电量指示LED驱动端 |
7 | RCOT | 接电阻，用于调节充电温度保护值 |
8 | RDOT | 接电阻，用于调节放电温度保护值 |
9 | VSS | 芯片接地端 |
10 | SEL | 3/4/5串应用选择端 |
11 | VC1 | 电池1的正极连接端 |
12 | VC2 | 电池2的正极连接端 |
13 | VC3 | 电池3的正极连接端 |
14 | VC4 | 电池4的正极连接端 |
15 | VC5 | 电池5的正极连接端 |
16 | VCC | 芯片供电端 |
■ 绝对最大额定值
* 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，万一超过此额定值，有可能造成产品劣化等物理性损伤。
■ 电气参数
(Vcsn*(1)=3.6V，Ta=25℃，除特殊注明外 )
参数 | 符号 | 条件 | 数值 | 单位 | ||
最小 | 典型 | 最大 | ||||
工作电压及电流 ( 电流值包括所有外围电路 ) | ||||||
工作电压 | Vcc | Vcc - Vss | 5 | — | 25 | V |
工作消耗电流 | Iss | Vcsn*(1)=3.6V | 22 | 30 | uA | |
无负载休眠消耗电流 | Ipd1 | Vcsn*(1)=3.6V， 无充电器无负载连接 | 0.4 | 1 | uA | |
欠压休眠消耗电流 | Ipd2 | Vcsn*(1)=2.0V，无充电器连接 | 0.4 | 1 | uA | |
检测电压及延时 | ||||||
过充电检测延迟时间 | tVOVn | Vcsn*(1)上升沿 | 0.7 | 1.2 | 1.8 | S |
过充电解除延迟时间 | tVOVRn | Vcsn*(1)下降沿 | 35 | mS | ||
过放电检测延迟时间 | tVUVn | Vcsn*(1)下降沿 | 0.7 | 1.2 | 1.8 | S |
过放电解除延时时间 | tVUVRn | Vcsn*(1)上升沿 | 35 | mS | ||
放电过电流检测电压1 | VDET1 | 检测SENS上升沿，Rsens=9.1K | 0.13 | 0.14 | 0.15 | V |
过电流1检测延时 | tVDET1 | SENS=0V — 0.15V， | 300 | 500 | 750 | mS |
放电过电流检测电压2 | VDET2 | 检测SENS上升沿，Rsens=9.1K | 0.27 | 0.31 | 0.34 | V |
过电流2检测延时 | tVDET2 | SENS=0V — 0.3V， | 15 | 30 | 50 | mS |
短路保护检测电压 | Vshort | 检测SENS上升沿，Rsens=9.1K | 0.43 | 0.48 | 0.53 | V |
短路检测延时 | tVshort | SENS=0V — 0.5V | 150 | 300 | 500 | uS |
充电过电流检测电压 | VDET4 | 检测SENS下降沿 | -35 | -25 | -15 | mV |
充电过电流检测延时 | tVDET4 | SENS=0V — - 0.1V | 1.5 | 3 | 6 | mS |
输入/输出特性 | ||||||
COUT输出电流 | ICOUT | 充电保护时 | 悬空态 | |||
正常充电时 | 2.5 | 4 | 6 | uA | ||
DOUT输出‘H’ | VOH | Vcc >12V，load=10uA | 11 | V | ||
Vcc≦12V，load=10uA | Vcc-1.8 | |||||
DOUT输出‘L’ | VOL | load=100uA | 0.2 | V | ||
SEL高电平 | VSELH | 5 | V | |||
SEL低电平 | VSELL | 0.2 | V | |||
VM下拉电阻 | Rvm | 放电保护锁定时 | 190 | K | ||
充放电高温保护延时 | TOT | 1.8 | S | |||
充放电低温保护延时 | TUT | 1.8 | S | |||
温度保护释放延时 | TOUTR | 1.8 | S |
*(1) Vcsn是指 Vc5-Vc4、Vc4-Vc3、Vc3-Vc2、Vc2-Vc1、Vc1-Vss 的电压
1、电压过充电检测
· 电压过充电保护
电池组充电时IC监测到Vcsn其中任意一个电压值高于VOVn并持续时间tVOVn 后，IC就认为电池组处于
电压过充电状态，同时启动保护： 关断COUT电流，从而关断充电MOS管，停止充电。
· 电压过充电保护解除条件
当所有的Vcsn下降低于VOVRn并持续时间tVOVRn后，COUT输出电流，充电MOS管重新开启，恢复充电。
2、电压过放电检测
· 电压过放电保护
电池组放电时IC监测到Vcsn其中任意一个电压值低于VUVn并持续时间tVUVn后，IC就认为电池组处于过放电状态，同时启动
保护：通过使DOUT输出低电平，来关断放电MOS管停止放电，同时VM电压上升至Vcc，IC进入过放锁定状态。
· 过放电保护解除条件
当所有的Vcsn上升高于VUVRn并持续时间tVUVRn后，此时断开负载，DOUT输出高电平，解除放电保护。
3、充电过电流、放电过流检测说明
IC通过检测放电MOS管两端的电压差（即SENS电压），来读取充放电保护电流。
充放电保护电流值的计算方式为： 保护电压值 / MOS管导通电阻（或取样电阻阻值）。
4、充电过电流检测
· 充电过电流保护
IC通过监测SENS脚电压来监测充电电流。当Vsens低于VDET4并持续时间tVDET4后，IC就认为电池组充电电流过大，同时启
动保护并锁定： 关断COUT电流，从而关断充电MOS管，停止充电。
· 充电过流保护解除条件
移除充电器后重新连接，恢复充电。
5、放电过电流检测、短路检测
· 放电过流保护
IC内置3级过流检测器。IC通过SENS脚来监测放电过流及短路状态。
第1级保护：当SENS脚电压高于VDET1并持续时间tVDET1后，启动放电保护
第2级保护：当SENS脚电压高于VDET2并持续时间tVDET2后，启动放电保护
第3级保护：当SENS脚电压高于Vshort并持续时间tVshort后，启动放电保护
上述3级保护启动：通过使DOUT输出低电平，来关断放电MOS管停止放电，同时VM电压上升至Vcc，IC
进入过放锁定状态。
· 放电过流保护解除条件
断开负载后，DOUT输出高电平，解除放电保护。
· 放电过流值调节说明
可通过调节Rsens电阻的大小，来实现对VDET1、VDET2值的调节。计算公式如下：
VDET1= 0.15 - Rsens*10-6（V）； VDET2= 0.35V - 2*Rsens*10-6 （V）；
6、温度保护功能
芯片内部设置了充电高温、放电高温、充电低温和NTC断线保护功能。
芯片内部设置了独立的充电和放电温度保护模块。放电保护温度值可通过外部RDOT引脚电阻阻值与NTC阻值的比例来设
置。充电保护温度值可通过外部RCOT引脚电阻阻值与NTC阻值的比例来设置。
芯片内部设置了NTC断线保护功能： 当NTC断开时，充放电都被保护。
阻值推荐： NTC推荐选取10K（B值3435），RDOT=20K，RCOT=20K。所对应的保护温度如下。
放电高温保护阀值70°， 放电高温保护恢复阀值55°；
充电高温保护阀值50°， 充电高温保护恢复阀值45°；
充电低温保护阀值 0°， 充电高温保护恢复阀值 5°；
放电温度保护阀值，RDOT引脚电阻阻值与NTC阻值比例关系如下：
当NTC阻值小于 1/9 *RDOT值时，放电温度保护开启，停止放电。
当NTC阻值大于 3/17 *RDOT值，且断开负载时，放电温度保护释放，放电恢复。
充电温度保护阀值，RCOT引脚电阻阻值与NTC阻值比例关系如下：
当NTC阻值小于 1/4.8 *RCOT值时，充电高温保护开启，停止充电。
当NTC阻值大于 1/4 *RCOT值，且断开充电器时，充电温度保护释放，充电恢复。
当NTC阻值大于 7/5 *RCOT值时，充电低温保护开启，停止充电。
当NTC阻值小于 8/7 *RCOT值，且断开充电器时，充电温度保护释放，充电恢复。
7、SEL引脚使用说明
SEL是3/4/5节电池应用的选择端。
SEL引脚接VSS时，用于保护3节电池应用。用于保护4/5节电池的过放保护电路被屏蔽。
SEL引脚悬空时，用于保护4节电池应用。用于保护5节电池的过放保护电路被屏蔽。
SEL引脚接VCC时，用于保护5节电池应用。
8、LED指示功能
DLED为LED驱动输出端。具体状态如下：（检测电压设置迟滞电压70mV，下列说明中为下降沿电压）
放电状态时： 当 Vcs2 < 3.40V时， LED1亮，LED2灭、LED3灭；
当3.40V < Vcs2 < 3.85V时，LED1亮、LED2亮、LED3灭；
当3.85V < Vcs2 时，LED1亮、LED2亮、LED3亮；
充电状态时： 当 Vcs2 < 3.85V时， LED1亮，LED2闪烁、LED3灭；（闪烁周期为800ms）
当3.85V < Vcs2且充电电压未保护时，LED1亮、LED2亮、LED3闪烁；（闪烁周期为800ms）
当过充电压保护时，LED1亮、LED2亮、LED3亮；
温度保护时： LED1亮，LED2闪烁、LED3灭；（闪烁周期为100ms）
9、休眠功能
① 过放保护后休眠
电池组被IC检测到过放电压保护且无充电器连接时，持续8S后，IC进入休眠状态。
休眠状态： IC将停止工作，进入无功耗休眠。
· 休眠解除条件
接充电器，IC将重新开始正常工作
② 无负载休眠
当充电器和负载被断开，且持续一段时间后，IC将进入休眠状态。
休眠状态： IC停止工作，进入无功耗休眠。
· 休眠解除条件
接充电器或负载，IC将重新开始正常工作
10、负载自适应功能
负载自适应功能是指根据负载大小过放电保护电压会进行变化。此功能只适用于型号TH8501-AA00/AA01/AA02。
当负载电流大于14mV/ MOS管导通电阻（或取样电阻阻值）时，过放保护电压选择2.50V。
当负载电流小于10mV/ MOS管导通电阻（或取样电阻阻值）时，过放保护电压选择2.75V。
■ 封装尺寸图
■ 应用电路图
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