探索NCS35011：低功耗電池監(jiān)測(cè)IC的卓越性能與應(yīng)用指南

在電池管理領(lǐng)域，低功耗、高精度的電池監(jiān)測(cè)IC至關(guān)重要。onsemi的NCS35011就是這樣一款出色的產(chǎn)品，它為3 - 5節(jié)串聯(lián)鋰離子電池提供了全面的保護(hù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。下面，我們就來(lái)深入了解一下NCS35011的特點(diǎn)、工作原理以及應(yīng)用注意事項(xiàng)。

文件下載：onsemi NCS35011 5S電池保護(hù)器.pdf

產(chǎn)品概述

NCS35011是一款超低功耗的保護(hù)集成電路，專為3 - 5節(jié)串聯(lián)鋰離子電池管理而設(shè)計(jì)。它不僅能監(jiān)測(cè)每個(gè)電池單元的過(guò)壓和欠壓情況，還能通過(guò)最多5個(gè)LED指示燈顯示電池的充電狀態(tài)。而且，該IC的硬件保護(hù)和電池監(jiān)測(cè)功能可自主運(yùn)行，無(wú)需微控制器。

簡(jiǎn)化框圖

標(biāo)記示意圖

產(chǎn)品特性

• 過(guò)壓和欠壓檢測(cè)：精確監(jiān)測(cè)每個(gè)電池單元的電壓，確保電池在安全的電壓范圍內(nèi)工作。
• 多電池單元支持：支持3、4和5節(jié)串聯(lián)電池，滿足不同應(yīng)用的需求。
• 高耐壓LED驅(qū)動(dòng)的充電狀態(tài)指示：通過(guò)LED直觀顯示電池的充電狀態(tài)。
• 可配置的故障輸出：輸出模式和極性可根據(jù)需要進(jìn)行配置。
• 高精度電池電壓測(cè)量：測(cè)量精度高達(dá)±5 mV，提供準(zhǔn)確的電池電壓信息。
• 低功耗：典型工作電流僅為4 μA，延長(zhǎng)電池使用壽命。
• 寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為5 V至28 V，耐受70 V電壓，增強(qiáng)了對(duì)浪涌的免疫力。
• 寬結(jié)溫范圍：工作結(jié)溫范圍擴(kuò)展至125°C，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。

典型應(yīng)用

NCS35011適用于多種領(lǐng)域，如電動(dòng)工具、電動(dòng)出行設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、割草機(jī)和備用電源系統(tǒng)等，可作為主保護(hù)或二次保護(hù)使用。

工作原理

過(guò)壓和欠壓檢測(cè)

NCS35011通過(guò)片上模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）每125 ms對(duì)每個(gè)電池單元進(jìn)行一次采樣，將采樣結(jié)果與預(yù)設(shè)的過(guò)壓和欠壓閾值進(jìn)行比較。如果某個(gè)電池單元的電壓超過(guò)過(guò)壓閾值并持續(xù)超過(guò)過(guò)壓檢測(cè)延遲時(shí)間（tODEL），則判定為過(guò)壓狀態(tài)；如果低于欠壓閾值并持續(xù)超過(guò)欠壓檢測(cè)延遲時(shí)間（tUDEL），則判定為欠壓狀態(tài)。過(guò)壓和欠壓檢測(cè)都有預(yù)設(shè)的延遲時(shí)間，以避免誤判。

電池充電狀態(tài)指示

當(dāng)ENB引腳被拉高時(shí)，NCS35011會(huì)測(cè)量BAT引腳的電池總電壓，并將其除以配置的電池單元數(shù)量，得到平均電池單元電壓。然后，將該電壓除以配置的過(guò)壓閾值（VOVD），得到一個(gè)分?jǐn)?shù)QCELL，表示電池單元的充電狀態(tài)。QCELL與5個(gè)預(yù)設(shè)的充電狀態(tài)閾值（VDET1 - VDET5）進(jìn)行比較，若QCELL超過(guò)某個(gè)閾值，則對(duì)應(yīng)的LDn引腳被拉低，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的LED指示燈亮起，從而直觀地顯示電池的充電狀態(tài)。

引腳說(shuō)明

應(yīng)用注意事項(xiàng)

電池連接

NCS35011支持3、4或5節(jié)串聯(lián)電池的電池組。使用4節(jié)電池時(shí)，VC1必須接地；使用3節(jié)電池時(shí)，VC1和VC2都必須接地。為了保護(hù)IC免受靜電放電（ESD）和其他瞬態(tài)干擾，需要在電池連接電路中添加RC濾波器。

過(guò)壓和欠壓檢測(cè)

在正常工作時(shí)，ADC每125 ms對(duì)每個(gè)電池單元進(jìn)行一次采樣。過(guò)壓和欠壓檢測(cè)都有預(yù)設(shè)的延遲時(shí)間，以避免誤判。當(dāng)檢測(cè)到過(guò)壓或欠壓狀態(tài)時(shí)，ODI或UDI引腳會(huì)輸出相應(yīng)的指示信號(hào)。

電池充電狀態(tài)指示

為了節(jié)省功耗，只有在ENB引腳被拉高時(shí)，才會(huì)測(cè)量電池組的電壓。ENB引腳通常連接到一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)，并且具有30 - 55 ms的消抖時(shí)間。在測(cè)量電池電壓時(shí)，需要注意避免過(guò)大的電流通過(guò)ODI和UDI引腳，以免影響測(cè)量結(jié)果或?qū)е抡`判。

保護(hù)和布局指南

電池組容易受到ESD和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)干擾的影響，因此在原理圖和布局設(shè)計(jì)時(shí)需要采取措施保護(hù)NCS35011。建議在ENB、ODI和UDI引腳添加串聯(lián)電阻和去耦電容，以減少ESD的影響。同時(shí)，在LED和IC引腳之間添加串聯(lián)電阻，不僅可以減少內(nèi)部功耗，還可以降低ESD的風(fēng)險(xiǎn)。在布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減小去耦電容到VSS引腳的阻抗，避免多個(gè)連接到電池組的正負(fù)極，以提高ESD的魯棒性。

總結(jié)

NCS35011是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的電池監(jiān)測(cè)IC，具有低功耗、高精度、寬輸入電壓范圍和寬結(jié)溫范圍等優(yōu)點(diǎn)。它適用于多種電池管理應(yīng)用，能夠?yàn)殡姵靥峁┛煽康谋Ｗo(hù)和準(zhǔn)確的充電狀態(tài)指示。在使用NCS35011時(shí)，需要注意電池連接、過(guò)壓和欠壓檢測(cè)、電池充電狀態(tài)指示以及保護(hù)和布局等方面的問(wèn)題，以確保其正常工作和性能穩(wěn)定。你在使用類似的電池監(jiān)測(cè)IC時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。