本電路采用S-82R1A保護IC，用于對1節鋰離子/鋰聚合物可充電電池組的過充電、過放電和過電流的保護。

電路原理

本電路通過把NTC熱敏電阻器連接于S-82R1A的熱敏電阻器連接端子（TH端子），可以進行過熱保護。通過使用電池電壓監視端子（BS端子），還能監視電池電壓，實現了以下性能：
- 過熱檢測溫度+45°C ~ +85°C（1°C進階）：精度±3°C
- 過充電檢測電壓 3.500 V ~ 4.800 V（5 mV進階）：精度±15 mV
- 過充電解除電壓 3.100 V ~ 4.800 V：精度±50 mV
- 過放電檢測電壓 2.000 V ~ 3.000 V（10 mV進階）：精度±50 mV
- 過放電解除電壓 2.000 V ~ 3.400 V：精度±75 mV
- 放電過電流1檢測電壓 3 mV ~ 100 mV（0.5 mV進階）：精度±1.5 mV
- 放電過電流2檢測電壓 10 mV ~ 100 mV（0.5 mV進階）：精度±3 mV
- 負載短路檢測電壓 20 mV ~ 100 mV（1 mV進階）：精度±5 mV
- 充電過電流檢測電壓 -100 mV ~ -3 mV（0.5 mV進階）：精度±1.5 mV
- 各種檢測延遲時間僅通過內置電路即可實現（不需要外接電容）
- 放電過電流狀態解除電壓 : 放電過電流解除電壓（VRIOV） = VDD × 0.8（典型值）
- 休眠功能 : 有
- 高耐壓：VM端子、CO端子的絕對最大額定值28 V
工作時消耗電流：4.5μA（典型值）、6.0μA（最大值）（Ta = +25°C）
- 休眠時消耗電流： 50 nA（最大值）（Ta = +25°C）
- 過放電時消耗電流： 0.5μA（最大值）（Ta = +25°C）

1、通常狀態

通常狀態下，S-82R1A通過監視連接在VDD-VSS間的電池電壓，VINI-VSS間電壓，以及NTC熱敏電阻器的溫度，來控制充電和放電。

電池電壓在過放電檢測電壓（VDL）以上、過充電檢測電壓（VCU）以下的范圍、VINI端子電壓在充電過電流檢測電壓（VCIOV）以上、放電過電流1檢測電壓（VDIOV1）以下的范圍、NTC熱敏電阻器的溫度在過熱檢測溫度（TTD）以下時，充電控制用FET和放電控制用FET都為ON。這種狀態稱為通常狀態，可自由的進行充放電。

初次連接電池時，有可能不能放電。這時，如果連接充電器就可變為通常狀態了。

2、過充電狀態

過充電狀態有2種情況：即過充電解除電壓和過充電檢測電壓相異（VCL ≠ VCU）、相同（VCL = VCU）。

（1）VCL ≠ VCU

當通常狀態下的電池電壓在充電過程中超過VCU，且這種狀態保持在過充電檢測延遲時間（tCU）以上的情況下，充電控制用FET為OFF，會停止充電。這種狀態稱為過充電狀態。過充電狀態的解除，分為如下的2種情況。

如果VM端子電壓在低于0.35V（典型值）的情況下，當電池電壓降低到過充電解除電壓（VCL）以下時，即可解除過充電狀態。

如果VM端子電壓在0.35V（典型值）以上的情況下，當電池電壓降低到VCU以下時，即可解除過充電狀態。檢測出過充電之后，連接負載開始放電，由于放電電流通過充電控制用FET的內部寄生二極管流動，因此VM端子電壓比VSS端子電壓增加了內部寄生二極管的Vf電壓。此時，如果VM端子電壓在0.35V（典型值）以上的情況下，當電池電壓在VCU以下時，即可解除過充電狀態。

（2）VCL = VCU

當通常狀態下的電池電壓在充電過程中超過VCU，且這種狀態保持在tCU以上的情況下，充電控制用FET為OFF，會停止充電。這種狀態稱為過充電狀態。

當VM端子電壓在0.35V（典型值）以上，并且電池電壓降低到VCU以下時，即可解除過充電狀態。檢測出過充電之后，連接負載開始放電，由于放電電流通過充電控制用FET的內部寄生二極管流動，因此VM端子電壓比VSS端子電壓增加了內部寄生二極管的Vf電壓。此時，如果VM端子電壓在0.35V（典型值）以上的情況下，當電池電壓在VCU以下時，即可解除過充電狀態。

對于超過VCU而被充電的電池，即使連接了較大值的負載，也不能使電池電壓下降到VCU以下的情況下，在電池電壓降低到VCU以下為止，放電過電流檢測以及負載短路檢測是不能發揮作用的。但是，實際上電池的內部阻抗有數十mΩ，在連接了可使過電流發生的較大值負載的情況下，因為電池電壓會馬上降低，因此放電過電流檢測以及負載短路檢測是可以發揮作用的。

檢測出過充電之后，在連接充電器的情況下，即使電池電壓降低到VCL以下，也不能解除過充電狀態。斷開與充電器的連接，當放電電流流動，VM端子電壓上升到0.35V（典型值）以上時，既可解除過充電狀態。

3、過放電狀態

當通常狀態下的電池電壓在放電過程中降低到VDL以下，且這種狀態保持在過放電檢測延遲時間（tDL）以上的情況下，放電控制用FET為OFF，會停止放電。這種狀態稱為過放電狀態。

在過放電狀態下，由于VDD－VM端子間可通過RVMD來進行短路，因此VM端子會因RVMD而被上拉。在過放電狀態下如果連接充電器，當VM端子電壓降低到0V（典型值）以下時，電池電壓在VDL以上，解除過放電狀態。VM端子電壓不低于0V（典型值）時，電池電壓在過放電解除電壓（VDU）以上，解除過放電狀態。
在過放電狀態下，沒有連接RVMS。

在過放電狀態下，當VM端子電壓上升到0.7V（典型值）以上時，休眠功能則開始工作，消耗電流將減少到休眠時消耗電流（IPDN）。通過連接充電器，使VM端子電壓降低到0.7V（典型值）以下，來解除休眠功能。

在過放電狀態下，即使VM端子電壓上升到0.7V（典型值）以上，休眠功能也不會工作。

4、放電過電流狀態

放電過電流狀態有4種情況：放電過電流1、放電過電流2、負載短路、負載短路2。

（1）放電過電流1、放電過電流2、負載短路

在通常狀態下的電池，由于放電電流達到指定值以上，會導致VINI端子電壓上升到VDIOV1以上，且此狀態持續保持在放電過電流1檢測延遲時間（tDIOV1）以上的情況下，放電控制用FET為OFF，會停止放電。這種狀態稱為放電過電流狀態。

在放電過電流狀態下，VM－VSS端子間可通過RVMS來進行短路。但是，在連接著負載的期間，VM端子電壓由于連接著負載而變為VDD端子電壓。若斷開與負載的連接，則VM端子恢復回VSS端子電壓。

當VM端子電壓降低到VRIOV以下時，即可解除放電過電流狀態。在放電過電流狀態下，沒有連接RVMD。

（2）負載短路2

在通常狀態下的電池，連接了能導致放電過電流發生的負載，VM端子電壓上升到VSHORT2以上，且此狀態持續保持在負載短路檢測延遲時間（tSHORT）以上的情況下，放電控制用FET為OFF，會停止放電。這種狀態稱為放電過電流狀態。

5、充電過電流狀態

在通常狀態下的電池，由于充電電流在指定值以上，會導致VINI端子電壓降低到VCIOV以下，且此狀態持續保持在充電過電流檢測延遲時間（tCIOV）以上的情況下，充電控制用FET為OFF，會停止充電。這種狀態稱為充電過電流狀態。

斷開與充電器的連接，當放電電流流動，VM端子電壓上升到0.35V（典型值）以上時，既可解除充電過電流狀態。在過放電狀態下，充電過電流檢測不發揮作用。

6、過熱保護狀態

當連接于TH端子的NTC熱敏電阻器的溫度超過過熱檢測溫度（TTD），且此狀態持續維持在過熱檢測延遲時間（tTH）以上的情況下，充電控制用FET和放電控制用FET都為OFF，會停止充放電。這種狀態稱為過熱保護狀態。

當NTC熱敏電阻器的溫度低于過熱解除溫度（TTR）時，解除過熱保護狀態。在過放電狀態下，過熱檢測不工作。

7、電池電壓監視端子（BS端子）

通過BS端子可以監視VSS端子的電位。在通常狀態下，BS端子、VSS端子間通過RBSS連接。在通常狀態以外時，RBSS被切斷。但是，在過放電狀態連接充電器時，當VM端子電壓降低到0V（典型值）以下，RBSS會被連接。

8、允許向0V電池充電

已被連接的電池電壓因自身放電，在為0V時的狀態下開始變為可進行充電的功能。在EB+端子與EB?端子之間連接電壓在向0V電池充電開始充電器電壓（V0CHA）以上的充電器時，充電控制用FET的門極會被固定為VDD端子電壓。

借助于充電器電壓，當充電控制用FET的門極和源極間電壓達到閾值電壓以上時，充電控制用FET將被導通（ON）而開始進行充電。此時，放電控制用FET為OFF，充電電流會流經放電控制用FET的內部寄生二極管而流入。在電池電壓變為VDL以上時恢復回通常狀態。

9、禁止向0V電池充電

連接了內部短路的電池（0V電池）時，禁止充電的功能。電池電壓在0V電池充電禁止電池電壓（V0INH）以下時，充電控制用FET的門極被固定在EB?端子電壓，而禁止進行充電。當電池電壓在V0INH以上時，可以進行充電。

有可能存在被完全放電后，不推薦再一次進行充電的鋰離子可充電電池。這是由于鋰離子可充電電池的特性而決定的，所以當決定允許或禁止向0V電池充電時，請向電池廠商確認詳細情況。

10、延遲電路

各種檢測延遲時間是將約4kHz的時鐘進行計數之后而分頻計算出來的。備注 tDIOV1, tDIOV2, tSHORT的計時是從檢測出VDIOV1時開始的。因此，從檢測出VDIOV1時刻起到超過tDIOV2, tSHORT之后，當檢測出VDIOV2, VSHORT時，從檢測出時刻起分別在tDIOV2, tSHORT之內立即把放電控制用FET切換為OFF。

芯齊齊BOM分析

本電路通過S-82R1A電池保護IC，使用外接NTC熱敏電阻器，實現了高精度過熱保護電路，而且外接元器件精簡。

其中，S-82R1A電池保護IC內置高精度電壓檢測電路和延遲電路，自帶電池電壓監視端子，各種檢測延遲時間僅通過內置電路即可實現 (不需要外接電容)。S-82R1A工作溫度范圍廣－40°C~+85°C， 采用HSNT-8（1616）封裝，無鉛（Sn 100%）、無鹵素。

BOM表中，如果FET的閾值電壓在過放電檢測電壓以上的情況下，有可能導致在過放電檢測之前停止放電的情況發生，應該讓閾值電壓≤過放電檢測電壓。

電阻器中，由于過充電檢測電壓精度由R1 = 100Ω保證，連接其他數值的電阻會降低精度。因此，R1應以實測結果為準，定型時選擇1% 精度精密電阻器。溫度檢測精度因NTC熱敏電阻器的規格不同而有所偏差，R4選擇阻值為470kΩ±1%精度的NTC熱敏電阻器。

審核編輯：湯梓紅