FM2116

深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD. 单节锂电池保护 IC FM2116(文件编号：S&CIC1316) 概述 FM2116 内置高精度电压检测电路和延迟电路，是用于单节锂离子/锂聚合物可再充电电池的保护 IC。此 IC 适合 于对单节锂离子/锂聚合物可再充电电池的过充电、过放电和过电流进行保护。 特点 ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ 高精度电压检测电路 过充电检测电压 4.200 精度±50mV 过充电释放电压 4.000 精度±100mV 过放电检测电压 2.800 精度±100mV 过放电释放电压 3.000 精度±100mV 放电过流检测电压 150mV 精度±30mV 负载短路检测电压 1V（固定） 精度±0.3V 各延迟时间由内部电路设置（无需外接电容） 有过放自恢复功能 工作电流：典型值 3uA，最大值 6.0uA（VDD=3.9V） 连接充电器的端子采用高耐压设计（CS 端和 OC 端，绝对最大额定值是 20V） 允许 0V 电池充电功能 宽工作温度范围：-40℃~+85℃ 采用 SOT23-6 封装 应用 ¾ ¾ 1 节锂离子可再充电电池组 1 节锂聚合物可再充电电池组 引脚示意图及说明 SOT23-6 VSS VDD NC 6 5 4 引脚号 引脚名称 引脚说明 1 OD 放电控制用 MOSFET 门极连接端 2 CS 过电流检测输入端，充电器检测端 3 OC 充电控制用 MOSFET 门极连接端 4 NC 悬空 1 2 3 5 VDD 电源端，正电源输入端 OD CS OC 6 VSS 接地端，负电源输入端 www.superchip.cn 第 1 页 共 7 页 Version 1.0 深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD. 单节锂电池保护 IC FM2116(文件编号：S&CIC1316) 内部框图 OC OD 振荡器 VDD 电平移 动 计数器 过充电 检测比较器 充 许 向 0V 电 池 充 电电路 或禁止向 0V 电 池 充 电 电 路 逻辑电 路 短路检 测器 过放电 检测比较器 充电过 流检测 比较器 放电过 流检测 比较器 VSS CS 绝对最大额定值 （VSS=0V，TA=25℃，除非特别说明） 项目 符号 规格 单位 VDD 和 VSS 之间输入电压 VDD VSS-0.3~VSS+10 V OC 输出端电压 VOC VDD-20~VDD+0.3 V OD 输出端电压 VOD VSS-0.3~VSS+0.3 V CS 输入端电压 VCS VDD-20~VDD+0.3 V 工作温度范围 TOP -40~+85 ℃ 储存温度范围 TST -40~+125 ℃ 容许功耗 PD 250 mW www.superchip.cn 第 2 页 共 7 页 Version 1.0 深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD. 单节锂电池保护 IC FM2116(文件编号：S&CIC1316) 电气特性 ¾ 电气参数（延迟时间除外。VSS=0V，TA=25℃，除非特别说明） 项目 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 VDD-VSS 工作电压 VDSOP1 -- 1.5 -- 8 V VDD-CS 工作电压 VDSOP2 -- 1.5 -- 20 V 工作电流 IDD VDD=3.9V -- 3.0 6.0 uA 静态电流 IOD VDD=2.0V -- -- 0.1 uA 过充电检测电压 VCU -- 4.150 4.200 4.250 V 过充电释放电压 VCR -- 3.900 4.000 4.100 V 过放电检测电压 VDL -- 2.700 2.800 2.900 V 过放电释放电压 VDR -- 2.900 3.000 3.100 V 放电过流检测电压 VDIP VDD=3.6V 120 150 180 mV 负载短路检测电压 VSIP VDD=3.0V 0.7 1.0 1.3 V OD 端输出高电压 VDH -- VDD-0.1 VDD-0.02 -- V OD 端输出低电压 VDL -- -- 0.1 0.5 V OC 端输出高电压 VCH -- VDD-0.1 VDD-0.02 -- V OC 端输出低电压 VCL -- -- 0.1 0.5 V V0CH 允许向 0V 电池充电功能 1.2 -- -- V 输入电压 耗电流 检测电压 控制端输出电压 向 0V 电池充电的功能 充电器起始电压 www.superchip.cn 第 3 页 共 7 页 Version 1.0 深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD. 单节锂电池保护 IC FM2116(文件编号：S&CIC1316) ¾ 延迟时间参数 项目 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 过充电检测延迟时间 TOC VDD=3.9V→4.5V 70 100 140 ms 过放电检测延迟时间 TOD VDD=3.6V→2.0V 70 100 140 ms 放电过流检测延迟时间 TDIP VDD=3.6V，CS=0.4V 4 10 15 ms 负载短路检测延迟时间 TSIP VDD=3.0V，CS=0.3V 200 300 400 us 典型应用电路图 PB+ R1 100Ω VDD 电池 C1 0.1uF VSS OD M1 OC CS R2 2KΩ M2 PB- 标记 器件名称 R1 电阻 R2 最小值 典型值 最大值 说明 限流、稳定 VDD、加强 ESD 100Ω 100Ω 200Ω *1 电阻 限流 1KΩ 2KΩ 2KΩ *2 C1 电容 滤波，稳定 VDD 0.01uF 0.1uF 1.0uF *3 M1 N-MOSFET 放电控制 -- -- -- *4 M2 N-MOSFET 充电控制 -- -- -- *5 www.superchip.cn 用途 第 4 页 共 7 页 Version 1.0 深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD. 单节锂电池保护 IC FM2116(文件编号：S&CIC1316) 备注： *1、R1连接过大电阻，由于耗电流会在R1上产生压降，影响检测电压精度。当充电器反接时，电流从充电器流向 IC，若R1过大有可能导致VDD-VSS端子间电压超过绝对最大额定值的情况发生。 *2、R2连接过大电阻，当连接高电压充电器时，有可能导致不能切断充电电流的情况发生。但为控制充电器反接 时的电流，请尽可能选取较大的阻值。 *3、C1有稳定VDD电压的作用，请不要连接0.01μF以下的电容。 *4、使用MOSFET的阈值电压在过放电检测电压以上时，可能导致在过放电保护之前停止放电。 *5、门极和源极之间耐压在充电器电压以下时，N-MOSFET 有可能被损坏。 工作说明 ¾ 正常工作状态 此IC持续侦测连接在VDD和VSS之间的电池电压，以及CS与VSS之间的电压差，来控制充电和放电。当电池 电压在过放电检测电压（VDL）以上并在过充电检测电压（VCU）以下，且CS端子电压在充电过流检测电压（VCIP） 以上并在放电过流检测电压（VDIP）以下时，IC的OC和OD端子都输出高电平，使充电控制用MOSFET和放电控 制用MOSFET同时导通，这个状态称为“正常工作状态”。此状态下，充电和放电都可以自由进行。 注意：初次连接电芯时，会有不能放电的可能性，此时，短接CS端子和VSS端子，或者连接充电器，就能恢 复到正常工作状态。 ¾ 过充电状态 正常工作状态下的电池，在充电过程中，一旦电池电压超过过充电检测电压（VCU），并且这种状态持续的时 间超过过充电检测延迟时间（TOC）以上时，FM2116会关闭充电控制用的MOSFET（OC端子），停止充电，这 个状态称为“过充电状态”。 过充电状态在如下2种情况下可以释放： 不连接充电器时， （1）由于自放电使电池电压降低到过充电释放电压（VCR）以下时，过充电状态释放，恢复到正常工作状态。 （2）连接负载放电，放电电流先通过充电控制用MOSFET的寄生二极管流过，此时，CS端子侦测到一个“二极 管正向导通压降（Vf）”的电压。当CS端子电压在放电过流检测电压（VDIP）以上且电池电压降低到过 充电检测电压（VCU）以下时，过充电状态释放，恢复到正常工作状态。 注意：进入过充电状态的电池，如果仍然连接着充电器，即使电池电压低于过充电释放电压（VCR），过充电 状态也不能释放。断开充电器，CS端子电压上升到充电过流检测电压（VCIP）以上时，过充电状态才能释放。 ¾ 过放电状态 正常工作状态下的电池，在放电过程中，当电池电压降低到过放电检测电压（VDL）以下，并且这种状态持续 的时间超过过放电检测延迟时间（TOD）以上时，FM2116会关闭放电控制用的MOSFET（OD端子），停止放电， 这个状态称为“过放电状态”。 过放电状态的释放，有以下三种方法： （1）连接充电器，若CS端子电压低于充电过流检测电压（VCIP），当电池电压高于过放电检测电压（VDL） 时，过放电状态释放，恢复到正常工作状态。 （2）连接充电器，若CS端子电压高于充电过流检测电压（VCIP），当电池电压高于过放电释放电压（VDR） 时，过放电状态释放，恢复到正常工作状态。 www.superchip.cn 第 5 页 共 7 页 Version 1.0 深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD. 单节锂电池保护 IC FM2116(文件编号：S&CIC1316) （3）没有连接充电器时，如果电池电压自恢复到高于过放电释放电压（VDR）时，过放电状态释放，恢复到 正常工作状态，即“有过放自恢复功能”。 ¾ 放电过流状态（放电过流检测功能和负载短路检测功能） 正常工作状态下的电池，FM2116通过检测CS端子电压持续侦测放电电流。一旦CS端子电压超过放电过流检 测电压(VDIP)，并且这种状态持续的时间超过放电过流检测延迟时间（TDIP），则关闭放电控制用的MOSFET（OD 端子），停止放电，这个状态称为“放电过流状态”。 而一旦CS端子电压超过负载短路检测电压(VSIP)，并且这种状态持续的时间超过负载短路检测延迟时间 （TSIP），则也关闭放电控制用的MOSFET（OD端子），停止放电，这个状态称为“负载短路状态”。 当连接在电池正极（PB+）和电池负极（PB-）之间的阻抗大于放电过流/负载短路释放阻抗（典型值约300kΩ） 时，放电过流状态和负载短路状态释放，恢复到正常工作状态。另外，即使连接在电池正极（PB+）和电池负极（PB-） 之间的阻抗小于放电过流/负载短路释放阻抗，当连接上充电器，CS端子电压降低到放电过流保护电压（VDIP）以 下，也会释放放电过流状态或负载短路状态，回到正常工作状态。 注意： （1） 若不慎将充电器反接时，回路中的电流方向与放电时电流方向一致，如果CS端子电压高于放电过流检 测电压（VDIP），则可以进入放电过流保护状态，切断回路中的电流，起到保护的作用。 ¾ 允许向0V电池充电功能 此功能用于对已经自放电到0V的电池进行再充电。当连接在电池正极（PB+）和电池负极（PB-）之间的充电 器电压，高于“向0V电池充电的充电器起始电压（V0CH）”时，充电控制用MOSFET的门极固定为VDD端子的电位， 由于充电器电压使MOSFET的门极和源极之间的电压差高于其导通电压，充电控制用MOSFET导通（OC端子）， 开始充电。这时，放电控制用MOSFET仍然是关断的，充电电流通过其内部寄生二极管流过。当电池电压高于过放 电检测电压（VDL）时，FM2116进入正常工作状态。 注意： 1. 某些完全自放电后的电池，不允许被再次充电，这是由锂电池的特性决定的。请询问电池供应商，确认所 购买的电池是否具备“允许向0V电池充电”的功能，还是“禁止向0V电池充电”的功能。 2. “允许向0V电池充电功能”比“充电过流检测功能”优先级更高。因此。使用“允许向0V电池充电”功能的IC，在 电池电压较低的时候会强制充电。电池电压低于过放电检测电压（VDL）以下时，不能进行充电过流状态的检测。 www.superchip.cn 第 6 页 共 7 页 Version 1.0 深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MAD ELECTRONICS GROUP CO., LTD. 单节锂电池保护 IC FM2116(文件编号：S&CIC1316) 封装信息 www.superchip.cn 第 7 页 共 7 页 Version 1.0