IP3005

IP3005 超高精度内置 MOSFET 单节锂电池保护 IC  1 特性 2 应用   单节锂离子/锂聚合物电池保护 IC 内置超低导通电阻 MOSFET  超高精度电压检测保护  过充电压 VCU：4V ~ 4.575V， （25mV 步进） 精度±50mV  过充恢复电压 VCL：3.85V ~ 4.4V， （50mV 步进） 精度：±100mV  过放电压 VDL：2.3V ~ 3V，（100mV 步进） 精度±100mV  过放恢复电压 VDR：2.4V ~ 3.1V， （100mV 步进） 精度：±100mV 超高精度电流检测保护  放电电流保护：4A~10A， （250mA 步进） 精度±15%  充电电流保护：2A~8A， （250mA 步进） 精度±15% 0V-电池充电允许 超低功耗：  工作模式：3.0µA  关断模式：1.5µA 多重保护、高可靠性  负载短路保护  ESD 4KV        Ron=25mΩ,(VDD=3.6V,ILOAD=1A) R1 100Ω IP3005 系列 IC 是一款超高精度的单节锂离子/ 锂聚合物电池保护芯片，它内置功率 MOSFET，全 集成了超高精度的过充电压、过放电压、过放电流、 过充电流检测保护电路。 IP3005 采用了精确的电压判断电路，让过充电 压，过充恢复电压，过放电压，过放恢复电压的检 测精度达到±50mV。通过监控内置功率 MOSFET 的电流，使得充电过流、放电过流的阈值达到±5% 精度，并且不随电池电压变化而改变。 IP3005 系列 IC 拥有大范围的电压保护和过流 检测选择，拥有精细的档位步进，可根据用户要求 实现多样化定制。 IP3005 系列 IC 采用 eSOP8L 封装，自带小型 散热片，配合内置功率 MOSFET 极低的导通电阻 阻，在大功率工作下，拥有极佳的散热性。 6 C1 4.7µF 单节可充式锂离子/锂聚合物电池设备 移动电源、平板电脑 3 简介 5 P+ 小型带散热片 eSOP8L 封装 GND VM VDD VM 4 3 IP3005 7 VM GND Battery 8 GND EPAD NC 2 1 C2 2.2µF P图 1 简化应用原理图 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 4 引脚定义 1 2 3 4 8 GND NC 7 VM VM Power PAD GND 6 VDD VM GND 5 eSOP8 图 2 引脚 序号 IP3005 引脚图 描述 名称 1 NC NC pin，需要悬空 2,3,4 VM 充电器或负载的负极，在芯片内部与 功率 MOSFET 连接。 5,7,8 GND Ground，接电池的负极，在芯片内部 与功率 MOSFET 连接。 （所有 GND 都 要接，不能浮空） 6 VDD 电源，接电池正极 Power PAD EPAD，走电流，需要与 GND 连接 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 产品型号列表 主要特性 过充 过充 型号 恢复 电压 电压 VCU VCL /V /V 过放 过放恢 电压 复电压 VDL VDR /V /V 过流 电流 A MOS 0V 电 内阻 池充 mΩ 电 3 27 Yes 1A 移动电源、蓝 SOT23-5 牙音箱 3 27 Yes 1A 移动电源、蓝 SOT23-5 牙音箱 过充 最大 电压 持续 精度 电流 mv A 应用 封装 IP3001A 4.28 4.1 2.5 3.0 3.6 50 IP3001B 4.42 4.2 2.5 3.0 3.6 50 IP3003A 4.28 4.1 2.5 3.0 1.5 50 1 30 Yes 穿戴设备 DFN6 IP3003B 4.42 4.2 2.5 3.0 1.5 50 1 30 Yes 穿戴设备 DFN6 IP3005A 4.28 4.1 2.5 3.0 7 50 5 25 Yes 2A 移动电源 ESOP8 IP3005B 4.42 4.2 2.5 3.0 7 50 5 25 Yes 2A 移动电源 ESOP8 IP3006A 4.28 4.1 2.5 3.0 7 50 5 27 Yes 2A 移动电源 DFN6 IP3006B 4.42 4.2 2.5 3.0 7 50 5 27 Yes 2A 移动电源 DFN6 最小包装：2.5K/卷 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 5 极限参数 参数 符号 值 单位 VDD 输入电压 VDD -0.3 ~ 10 V VM 输入电压 Vm -3 ~ 7 V 结温范围 TJ -40 ~ 150 ℃ 存储温度范围 Tstg -60 ~ 150 ℃ 热阻（结温到环境） θJA 50 ℃/W 人体模型（HBM） ESD 4 KV *高于绝对最大额定值部分所列数值的应力有可能对器件造成永久性的损害，在任何绝对最大额定值条件下 暴露的时间过长都有可能影响器件的可靠性和使用寿命。 6 电气特性 除特别说明，TA=25℃ 参数 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 电压检测 过充电压 VCU= 4V~4.575V， 25mv step VCU VCU-0.05 VCU VCU+0.05 V 过充恢复电压 VCL= 3.85V~4.4V， 50mv step VCL VCL-0.1 VCL VCL+0.1 V 过放电压 VDL= 2.3V~3V， 100mv step VDL VDL-0.1 VDL VDL+0.1 V 过放恢复电压 VDR= 2.4V~3.1V， 100mv step VDR VDR-0.1 VDR VDR+0.1 V 充电检测电压 VCHA 0 -0.12 -0.2 V 过充电压保护延迟时间 tCU 240 320 400 ms 过放电压保护延迟时间 tDL 40 80 120 ms 放电过流 IIOV= 4A~10A， 250mA step IIOV 0.85* IIOV IIOV 1.15* IIOV A 充电过流 IIOC= 2A~8A， IIOC 0.85* IIOC IIOC 1.15* IIOC A 电流检测 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 250mA step 短路电流 ISC 13 放电过流保护延迟时间 tIOV 5 充电过流保护延迟时间 tIOC 短路保护延迟时间 tSC 17 A 10 15 ms 5 10 15 ms 200 600 1000 µs 功耗 正常工作电流 IOPE VDD=3.6V，VM=0V 3.0 3.7 µA 关断电流 IPDN VDD=2V，VM=VDD 1.5 1.8 µA 控制系统 VM 上拉电阻 RVMD 320 kΩ VM 下拉电阻 RVMS 30 kΩ MOSFET 导通电阻 Ron 25 VDD=3.6V，IVM=1A 27 7 功能结构图 VDD 分压 电路 过充 电压 过放 电压 基准源 短路 保护 温度 保护 过流 放电 逻辑控制 振荡器 VM 驱动 电路 过流 充电 基准源 GND 图 3 内部功能结构框图 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ GND mΩ IP3005 8 功能描述 充电过压 当电池电压 VDD>VCU，且 t> tCU 时，为充电过压状态。IP3005 会控制内部充电逻辑，关闭 内部功率 MOSFET，使电池停止充电。当出现以下两种情况，充电过压状态将被释放： （1） 充电器连接时，当电池电压掉至过充恢复电压 VCL 时，芯片会打开内部功率 MOSFET，回到正常工作状态； （2） 充电器未连接时，当电池两端接入负载开始放电时，芯片打开内部功率 MOSFET， 回到正常工作状态。 具体实施方式如下：当负载连接到电池两端，电池开始放电，电流通过内部功率 MOSFET 内部寄生二极管放电，此时 VM 电压立刻从 0V 升到 0.7V 左右（二极管导通电压），芯片检测到 VM 电压并释放过充状态。当 VDDVCU 时，即使接入负载引起放电过流，但在电池电压 VDD 降低到 VCU 之前都不会让 放电过流保护起作用。由于电池本身的内阻，在接入引起放电过流负载的瞬间，电池电压就会下 降，如果降到 VCU 以下，就会触发放电过流保护。如果负载短路，电池电压瞬间会下降到 VCU 以 下，进入短路保护状态。 放电欠压 当电池电压 VDD tDL 时，为放电欠压状态。IP3005 会控制内部放电逻辑，关闭内 部功率 MOSFET，使电池停止放电。 当内部功率 MOSFET 被关断，芯片内部 VM 与 GND 间的上拉电阻 RVMD 会使 VM 的电压上 升。当 VM>1.5V，IVDD < IPDN 时，芯片进入关断休眠状态。在放电欠压和关断休眠状态下，VM 和 VDD 间通过电阻 RVMD 连接。当接通充电器，VM 和 VDD 之间的压差>=1.3V 时，关断休眠状 态将被释放，但内部功率 MOSFET 仍被关断，只有当电池电压恢复到>= VDL 时，芯片将恢复正 常工作状态。 当将充电器连接到处于放电欠压状态的电池上，如果 VM 管脚电压不小于充电检测电压 VCHA 时，那么当电池电压>=过放恢复电压 VDR 时，放电欠压状态也会被释放，芯片恢复正常工作状态。 放电过流 在正常放电过程中，如果放电电流超过放电过流阈值 IIOV，且 t> tIOV 时，IP3005 会控制放电逻辑，关 断内部功率 MOSFET，停止放电，进入放电过流状态。 放电过流时，VM 和 GND 通过内部电阻 RVMS 短接。当负载接上时，VM 电压约等于 VDD 电压，当 VM 和 VDD 之间的阻抗增加，使得 VM 电压降低至 GND 附近，放电过流状态将被释放。当负载断开时，由于 VM 和 GND 被电阻 RVMS 短接，VM 电压直接降到 GND，放电过流状态将被释放，芯片恢复到正常工作状 态。 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 充电过流 当充电电流超过充电过流阈值 IIOC，且 t>tIOC 时，IP3005 会控制充电逻辑，关断内部功率 MOSFET， 停止充电，进入充电过流状态。 充电过流检测只有在 VM=VCHA 时，充电过流状态才会释放。另外，0V-电池充电功能优先于过充电流 检测，当电池电压很低时，充电过流保护不起作用。 0V-电池充电 当电池电压由于自放电放到 0V 时， 仍能够充电。 若一个有 0V 充电功能的充电器连接到 P+和 P-端，IP3005 内部逻辑控制充电 MOSFET 的栅极等于 VDD，当 MOSFET 的栅源电压大于等于充电器电压的开启电压时，充 电 MOSFET 打开，开始充电。与此同时，放电 MOSFET 关断，充电电流通过内部寄生二极管进行充电，电池 电压大于过放恢复电压 VDR 时，芯片进入正常工作状态。 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 9 功能时序 过充电和过放电检测 图 4 过充电和过放电检测 放电过流检测 图 5 放电过流检测 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 充电检测 图 6 充电检测 充电过流检测 图 7 充电过流检测 注释： （1）正常工作状态； （2）充电过压状态；（3）放电欠压状态； （4）放电过流状态； 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 10 典型应用原理图 如下图 8 的典型应用图所示，粗线部分是芯片的大电流路径，所以需要保证线路尽量短且走线尽量宽， 以满足功率和发热的考量。 5 P+ R1 100Ω C1 4.7µF Charger Load 6 GND VM VDD VM 3 IP3005 7 VM GND Battery 8 P- 4 GND EPAD NC 2 1 C2 2.2µF 图 8 典型应用图 元器件参数说明 （1） C1 和 R1 构成电源滤波器，用来抑制电源纹波，C1 需要靠近 VDD 引脚增强滤波效果，推荐采用 4.7µF。 （2）R1 的阻值不易过大，当充电或放电>1A 时，芯片内部会开启电流监控功能，随着充电或放电电流 变大，芯片 VDD 的引脚电流也会相应变大，R1 的阻值太大会引入过大的电压降，使 IC 的 VDD 引脚的实际 电压比电池电压偏低。推荐 100Ω。 （3）C2 是用来抑制 VM 端口的尖峰电压，避免大电流瞬间变化引起 VM 电压抖动过高，给芯片带来损 伤。需要靠近 VM 引脚，推荐采用 2.2µF。 深圳市聚泉鑫科技有限公司　电话：０７５５－２３１１５７５８　网址：ｗｗｗ．ｓｚｊｕｑｕａｎ．ｃｏｍ IP3005 11 封装信息 SYMBOL MILLIMETER MIN NOM MAX A -- -- 1.65 A1 0.05 -- 0.15 A 1.30 1.40 1.50 A3 0.60 0.65 0.70 b 0.39 -- 0.48 b1 0.38 0.41 0.43 c 0.21 -- 0.25 c1 0.19 0.20 0.21 D 4.70 4.90 5.10 E 5.80 6.00 6.20 E1 3.70 3.90 4.10 e 1.27BSC h 0.25 -- 0.50 L 0.50 0.60 0.80 L1 1.05BSC θ 0 -- 8º D1 -- 2.09 -- E2 -- 2.09 -- 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