锂电池充电保护方案设计

方案一：BP2971 电源管理芯片

特点

·输入电压区间（Pack+）：Vss-0.3V～12V

·FET 驱动

CHG和DSG FET驱动输出

·监测项

过充监测

过放监测

充电过流监测

放电过流监测

短路监测

·零充电电压，当无电池插入

·工作温度区间： Ta= -40～85℃

·封装形式: 6引脚 DSE（1.50mm 1.50mm 0.75mm）

应用

·笔记本电脑

·手机

·便携式设备

绝对最大额定值

·输入电源电压：-4.5V～7V

·最大工作放电电流：7A

·最大充电电流： 4.5A

·过充保护电压（OVP）：4.275V ·过充压延迟：1.2s

·过充保护电压（释放值）：4.175V ·过放保护电压（UVP）：2.8V ·过放压延迟：150ms

·过放保护电压（释放值）：2.9V

·充电过流电压（OCC）：-70mV ·充电过流延迟：9ms

·放电过流电压（OCD）：100mV

·放电过流延迟：18ms

·负载短路电压：500mV

·负载短路监测延迟：250us

·负载短路电压（释放值）：1V

典型应用及原理图

图1：BP2971应用原理图引脚功能

NC（引脚1）：无用引脚。

COUT（引脚2）：充电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过充电压被V-引脚所监测到

DOUT（引脚3）：放电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过放电压被V-引脚所监测到

VSS (引脚4)：负电池端。此引脚用于电池负极的接地参考电压

BAT（引脚5）：正电池连接端。将电池的正端连接到此管脚。并用0.1uF的输入电容接地。

V-（引脚6）：电压监测点。此引脚用于监测故障电压，例如过冲，过放，过流以及短路电压。

芯片功能原理图

芯片功能性模式

监测参数

参数可变（选）区间

V OVP 过充监测电压 3.85V～4.60V 50mV steps

正常工作：该芯片同时检引脚5（BAT）引脚4（VSS）之间电压差和引脚6（V-）引脚4（VSS）之间的电压差去控制电池的充放电。这个系统处于正常工作模式，当电池电压小于过充电压并且大于过放电压且引脚6（V-）的电压在充电过流和放电过流电压之间。如果满足以上条件，引脚2（COUT）和引脚3（DOUT）会输出高电平使电池正常工作。

过充模式：在充电时当电池电压大于过充监测电压（V OVP），进入该模式。如果该情况持续超过过充监测延迟（T OVDO）, 引脚2（COUT）将转为低电平去断开充电回路。

当以下情况下，过充模式将被退出：

·如果引脚V-电压大于过充监测电压（V OCC_Min）且电池电压降到过充释放电以下，将退出过充模式。

·如果引脚V-电压大于或等于过放监测电压（V OCD）且电池电压降到过充监测电压以下，将退出过充模式。

过放模式：如果电池电压低于过放监测电压的时间超过过放监测延迟，引脚3（DOUT）将转为低电平断开放电回路。在此情况下，V-引脚被电阻（R V-D）拉起置BAT引脚。引脚V-和BAT的电压差将会是1.3V或者更低。电流消耗也会降到低耗能电流（I STANDBY）。低耗能模式将会解除当充电器连入并且引脚V-和BAT的电压差大于1.3V。

在过放模式下，如果充电器连入电池且引脚V-的电压小于-0.7V，一旦电池电压超过过放监测电压（V UVP），过放模式将被退出且启动引脚DOUT闭合放电回路。

在过放模式下，如果充电器连入电池且引脚V-的电压大于-0.7V，一旦电池电压超过过放监测释放电压（V UVP+Hys），过放模式将被退出且启动引脚DOUT闭合放电回路。

放电过流（放电过流或负载短路）：

当电池处于正常工作状态时，如果引脚V-等于或大于放电过流监测电流的时间超过放电过流监测延迟，引脚DOUT电平将被拉低使放电回路断开。

当Pack+和Pack-之间的电阻增至激活电阻，系统回到正常工作状态。当V-引脚的电压降至BAT—1V或者更低，Pack+和Pack-之间电阻处于激活电阻

或者连接充电器去退出放电过流模式。

充电过流：

当电池处于正常工作状态时，如果引脚V-小于充电过流监测电流的时间超过充电过流监测延迟，引脚COUT电平将被拉低使充电回路断开。

当拔掉充电器，在V-引脚恢复到充电过流监测电压或者更高的电压时，系统将回

到正常工作状态

充电过流监测功能缺失，当系统处于过放模式。

使用注意事项

1、当首次连接电池时，放电回路没有激活。需要短路V-引脚和VSS引脚或者连接充电端的PACK+和PACK-。

2、如果电池过充大于过充监测电压且连接负载，放电过流监测和短路监测功能将缺失直到电池电压降到过充监测电压以下。因为电池阻处于欧姆的十阶，所以输出端的负载会使电压迅速降低从而使过流监测和短路监测功能在过充释放延迟之后恢复。

3、当在过充后连接充电器，过充模式不会被退出即使电池电压已经降到过充释放电压以下。过充模式可被退出当拔掉充电器。

4、一些电池供应商不推荐给零电压的电池充电，具体联系供应商之后再决定是否需要零电压充电功能。

5、零电压充电功能优先于充电过流监测工能。在电池电压小于过房监测电压时，零电压充电功能将强行充电并使充电过流监测工能禁止

电路设计准则

1.确保FETs外电路有足够的散热，散热率基于参数的极值。

2.在连接两个FET开关时，应尽可能的靠近。

3.连接在引脚BAT上的RC过滤器应尽可能的靠近IC端口。

参考电路：