N9105 5 串锂离子/锂聚合物电池保护芯片

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N9105_DS_Rev CH1.0

概述

N9105 是一款专为保护 5 串锂离子/聚合物电池的电池保护芯片，可降低因电池过充，过放，过温和/或过流条件而导致的电池损坏或寿命缩短的风险。

±25mV 的过充电检测电压精度电池安全的全容量充电。±10mV 的电流检测电压精度放电过流准确触发。

N9105 的充电过温保护阈值和放电过温保护阈值可通过外部电阻独立设置。

N9105 可以直接驱动外部 N 型的充电 MOSFET 和 N 型放电 MOSFET。

N9105 的低功耗设计让电池包在存储阶段只消耗微不足道的电流。

应用

电动工具

家电

备用电池系统

特点

内置电压检测电路： 过充电检测电压：

VCOV = 4.1V to 4.35V；50mV/step

精度：±25mV

过充电滞后电压：

VΔCOV=0~300mV；100mV/step

过放电检测电压：

VCUV=2.3V to 2.9V；200mV/step

精度：±80mV

过放电滞后电压：

VΔCUV =300mV~900mV； 200mV/step

内置三段放电过电流检测电路： 过电流 1 检测电压：

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

过电流 2 检测电压：

VPDOC2= 2* VPDOC1

精度：±20mV

负载短路检测电压：

VPSC= 4* VPDOC1 精度：±50mV

内置独立的充电过温和放电过温保护，可通过外部电阻独立设置充电过温保护阈值和放电过温保护阈值

内置充电低温保护

各种延迟时间可通过外部电容设置

低消耗电流：

工作状态时：典型值 25μA

休眠状态时：<1μa

封装：SOP-16

订购信息

封装 温度范围 订购型号 包装打印 产品打印

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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典型应用电路

103AT

图 2. 充电 NMOSFET 和放电 NMOSFET 的典型应用电路

(注：允许 0V充电的简易应用)

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管脚定义图

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

图 3. 管脚定义图

管脚描述

引脚号码 引脚名称 引脚功能描述

1 NCDRV 充电 NMOSFET 驱动

2 VM 负载开路检测和充电器检测引脚

3 NDDRV 放电 NMOSFET 驱动

4 CS 电流检测电压输入引脚

5 CUVT 电池欠压保护延迟时间设定引脚，外接电容

6 COVT 电池过压保护延迟时间设定引脚，外接电容

7 VSS 芯片负电源输入引脚

8 TS 温度检测电压输入引脚

9 VTD 放电过温保护阈值设定引脚

10 VTC 充电过温保护阈值和充电低温保护阈值设定引脚

11 VC1 电芯 1 正极输入，电芯 2 负极输入

12 VC2 电芯 2 正极输入，电芯 3 负极输入

13 VC3 电芯 3 正极输入，电芯 4 负极输入

14 VC4 电芯 4 正极输入，电芯 5 负极输入

15 VC5 电芯 5 正极输入

16 VCC 芯片正电源输入引脚，连接电池组正端

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简化模块图

VCC

VC5

VTC

VTD

NDDRV

NCDRV

电池电压检测

过压检测

欠压检测

逻辑控制

延时控制

充放电控制过流1检测

电池通道控制

VSS

CS

UV

OV

Control

DOCP1

Ld-Open/ Charger in

130 °C/W

注 1：极限值是指超出该工作范围

注 2：HBM: ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2014

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电气参数

(无特别说明，Ta=25°C，VCELL=3.6V)

参数 符号 条件 小值 典型值 值 单位

VCC 供电

输入电压工作范围 VCC 4.0 25 V

输入电流

IVCC_NOR 正常状态，VCELL=3.6V 25 35 A

IVCC_PD 关断状态，VCELL=1.8V 0.6 1.0 A

启动电压 VPOR 4.8 V

放电 MOSFET驱动电源 VVREGH

VCC>VVREGH+1V 8.0 10.5 13 V

VCC

电池检测电路输入电流 (IVC5, IVC4, IVC3, IVC2, IVC1)

正常状态的 VC5 输入电流 IVC5 VCELL=3.6V 12.0 15.0 A 正常状态的 VC(n) 输入电流 IVCn VCELL=3.6V, n=1 ~ 4 -0.5 +0.5 A 电压保护参数

过充电保护电压：

4.1V~4.35V可选；50mV/step

VCOV VCOV-25 VCOV VCOV+25 mV

过充电恢复电压：

VCOVR =VCOV-VΔCOV； VΔCOV：

0~300mV；100mV/step

VCOVR VCOVR-25 VCOVR VCOVR+25 mV

过放电保护电压：

2.3V~2.9V可选；200mV/step

VCUV VCUV-80 VCUV VCUV+80 mV

过放电恢复电压：

VCUVR= VCUV+ VΔCUV；

VΔCUV：300mV~900mV；200mV/step

VCUVR VCUVR-80 VCUVR VCUVR+80 mV

电流保护参数

过电流 1保护电压：

50mV~150mV可选；25mV/step

VPDOC1 VPDOC1-10 VPDOC1 VPDOC1+10 mV

过电流 2保护电压：

VPDOC2=2* VPDOC1

VPDOC2 VPDOC2-20 VPDOC2 VPDOC2+20 mV

负载短路保护电压：

VPSC=4* VPDOC1

VPSC VPSC-50 VPSC VPSC+50 mV

温度保护参数

放电过温保护阈值 tDOT 由连接到 VTD引脚的电阻设定 tDOT-5 tDOT tDOT+5 °C 放电过温恢复迟滞 tΔDOT 10 °C 放电过温恢复阈值 tDOTR tDOTR = tDOT –tΔDOT tDOTR-5 tDOTR tDOTR+5 °C 充电过温保护阈值 tCOT 由连接到 VTC引脚的电阻设定 tCOT-5 tCOT tCOT+5 °C 充电过温恢复迟滞 tΔCOT 5 °C 充电过温恢复阈值 tCOTR tCOTR = tCOT –tΔCOT tCOTR-5 tCOTR tCOTR+5 °C 充电低温保护阈值 tCUT 由连接到 VTC引脚的电阻设定 tCUT-5 tCUT tCUT+5 °C 充电低温恢复迟滞 tΔCUT 5 °C 充电低温恢复阈值 tCUTR tCUTR = tCUT + tΔCUT tCUTR-5 tCUTR tCUTR+5 °C 充放电状态检测电压 VDSG 2.0 3.5 6.5 mV 检测延迟时间

过充电保护延迟时间 TCOV CCOVT=0.1μF 0.6 1.0 1.4 S 过放电保护延迟时间 TCUV CCUVT=0.1μF 0.6 1.0 1.4 S 过放电后芯片进入休眠延迟时间 TCUV_PD CCUVT=0.1μF 11 S 过电流 1保护延迟时间 TPDOC1 CCUVT=0.1μF 0.6 1.0 1.4 S 过电流 2保护延迟时间 TPDOC2 CCUVT=0.1μF 0.06 0.1 0.14 S 负载短路保护延迟时间 TPSC 内部固定延迟 100 250 500 μS

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温度检测周期 TTDET CCOVT=0.1μF 0.5 1.0 1.5 S

MOSFET 驱动参数

NCDRV引脚输出电流能力 INCDRV

VCELL=3.6V，VNCDRV=VCC–3V 4 6 8 μA

充电保护事件发生 Hi-Z

NDDRV引脚输出电压

VNDDRVH 无放电保护事件发生 = VVREGH VNDDRVL 放电保护事件发生 0.4 V

VM

VM引脚吸收电流能力 IVM 负载开路检测 50 A

功能描述

1. 上电过程

当电源接入，VCC 上升，放电 MOSFET 默认关闭；当 VCC≥VPWR-ON，N9105 将检测是否有放电保护事件发生。如果没有放电保护事件且负载断开，驱动打开放电

MOSFET，N9105 进入正常工作状态。

2. 放电过电流保护

N9105 有三段放电过电流保护功能。

PDOC1：当 VCS≥VPDOC1 且延迟时间 TD≥TPDOC1，

PDOC1 触发，放电 MOSFET 关闭。

PDOC2：当 VCS≥VPDOC2 且延迟时间 TD≥TPDOC2，

PDOC2 触发，放电 MOSFET 关闭。

PSC：当 VCS≥VPSC且延迟时间 TD≥TPSC，PSC 触发，放电 MOSFET 关闭

PDOC1，PDOC2 和 PSC 只有在负载开路时才会解除。

3. 温度保护

在正常工作条件下，N9105 每个 TTDET 周期轮流检测过温保护和低温保护。

放电状态

DOT：N9105 一旦检测到电池组的温度高于放电过温保 护 阈 值 tDOT ， 放 电 过 温 保 护 DOT 触 发 ， 充 放 电

MOSFET 同时关闭。

DOT 恢复：当满足以下条件时，放电过温保护状态将被解除。

a) 电池组温度降低至放电过温恢复阈值 tDOTR 及以下。

放电过温保护状态解除时，充电 MOSFET 恢复，放电

MOSFET 恢复还需要满足以下条件：

a) 负载被移除或者充电器插入。

充电状态

COT：N9105 一旦连续检测到电池组的温度高于充电过温保护阈值 tCOT 两次，充电过温保护 COT 触发，充电

MOSFET 关闭。

COT 恢复：当以下两个条件之一发生时，充电过温保护状态就会被解除。

a) 电池组温度低于充电过温保护恢复阈值 tCOTR 及以下。

b) 检测到放电电流。

CUT：N9105 一旦连续检测到电池组的温度低于充电低温保护阈值 tCUT 两次，充电低温保护 CUT 触发，充电

MOSFET 关闭。

CUT 恢复：当以下两个条件之一发生时，充电低温保护状态就会被解除。

a) 电池组温度高于充电低温保护恢复阈值 tCUTR 及以上。

b) 检测到放电电流。

DOT、COT、CUT 阈值设定

图 5 是温度检测电路，热敏电阻为 B=3435 的 NTC：

103AT。

R1

103AT

R2

TS

VTD

VTC

VSS

Current sense resistor

Discharge current direction

N9105

图 5.温度检测电路

DOT 阈值设定 如图 5，DOT 阈值由连接到 VTD 的电阻 R1 设定：

R1=9*RDOT

其中，RDOT 是热敏电阻 103AT 在 DOT 温度阈值所对

应的阻值。 例如：

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设置 DOT 阈值为 65°C， 对 应 的热 敏电 阻 阻 值RDOT=2.588KΩ，则 R1=23KΩ。 设置 DOT 阈值为 70°C， 对 应 的热 敏电 阻 阻 值RDOT=2.228KΩ，则 R1=20KΩ。 设置 DOT 阈值为 75°C， 对 应 的热 敏电 阻 阻 值RDOT=1.924KΩ，则 R1=17KΩ。

COT/CUT 阈值设定

COT/CUT 阈值由连接到 VTC 的电阻 R2 设定：

R2=4.75RCOT

其中，RCOT 是热敏电阻 103AT 在 COT 温度阈值所对

应的阻值。

CUT 阈值由 RCOT决定：

RCUT=7.125RCOT 例如： 设置 COT 阈值为 45°C， 对 应 的热 敏电 阻 阻 值RCOT=4.911KΩ，则 R2=23KΩ，RCUT=34.5KΩ，对应的CUT 阈值为-5.5°C 。

设置 COT 阈值为 50°C， 对 应 的热 敏电 阻 阻 值RCOT=4.16KΩ，则 R2=20KΩ，RCUT=30KΩ，对应的 CUT 阈值为-2°C 。

COT 阈值和 DOT 阈值由外部电阻 R1 和 R2 分别设置，可使应用更加灵活和便利。 取消 DOT/COT/CUT 功能： 用 20KΩ 的电阻替代热敏电阻将不会触发 COT、DOT 和 CUT。

仅取消 CUT 功能：

将一个 51KΩ 的电阻与热敏电阻并联将不会触发

CUT。

4. 过充电保护 一旦任何一节电池电压超过 VCOV 并持续 TCOV 及以上，N9105 就进入过充电保护状态(COV)，充电 MOSFET 关闭。在 COV 状态，N9105 一旦检测到放电电流，充电MOSFET 打开。

当每节电池的电压都低于 VCOVR，N9105 退出过充电状 态 ， 此 时 若 无 其 他 充 电 保 护 事 件 ， 则 打 开 充 电

MOSFET

5. 过放电保护 一旦任何一节电池电压低于 VCUV并持续 TCUV及以上，N9105 就进入过放电保护状态(CUV)，放电 MOSFET 关闭，同时打开充电器检测功能。

CUV 恢复：

a) 所有电池电压被充电至 VCUVR及以上。 放电 MOSFET 恢复还需要满足以下条件：

a) 负载被移除或者充电器插入。

6. 休眠状态 在过放电状态，如果同时满足以下条件，N9105 将进

入休眠状态：

a) 无任何充电保护事件(过充电、充电过温、充电低温）。

b) 过放电状态持续 TCUV_PD及以上。 在休眠状态，放电 MOSFET 关闭，充电 MOSFET 打开，大部分内部电路停止工作，消耗电流降低至 IVCC_PD 或。

休眠状态恢复需要满足以下条件：

a) 充电器插入。

7. 延迟时间设置

过充电保护延迟时间(TCOV)和温度检测周期(TTDET)由连

接到 COVT 引脚的外部电容设置。

过放电保护延迟时间(TCUV)、关断延迟时间(TCUV_PD)和一段/二段过电流延迟时间(TPDOC1& TPDOC2)由连接到 CUVT 引脚的外部电容设置。 短路保护延迟(TPSC)为固定的 250S (典型值)。 典型值：

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