便携设备专用锂电保护芯片原理及应用设计

如今便携式电子产品越来越受欢迎，其电池设备也成为关注的焦点，由于锂离子电池和聚合锂电池能量密度大、使用时间长、满足环保要求，已逐渐取代镍镉电池和镍氢电池，成为便携式设备的首选充电电池。理光锂电保护芯片R5464K系列是为应用在便携设备(如蜂窝电话，PDA)的单节锂离子电池而设计的。

R5464K系列是单节可充锂离子/聚合物电池的过充/放电/过电流保护芯片，它包括一个短路电流保护器，避免外电路短路时的大电流。

R5464K系列采用高耐压工艺制造，耐压不低于28V,具有低耗电, (供电电流典型值5.0uA, 待机电流典型值0.1uA),高精度的检测器阀值，多种保护极限器阀值, 内置输出延时,还有0V可充功能,具有过充保护后锁定功能。R5464K系列的原理框图如图1。

图1：R5464K系列锂电保护芯片的原理框图

每个IC有四个电压检测器，一个参考电路单元，一个延时电路，一个短路保护器，一个振荡器、计数器和一个逻辑电路组成。当充电电压或充电电流由小变大，超过这两者相应检测器(VD1、VD4)的阀值电平时，输出引脚Cout，即过充电保护检测器/VD1和充电过流检测器/VD4的输出电压经过内部相应延时就转为低电平。在过充或充电过流之后，电池包离开充电器并有负载连接到VDD，当电池的电压降到过充检测值之下时，这两个相应检测器(VD1、VD4)被复位并且Cout的输出变为高电平。如果电池包仍在充电器上，即使电池的电压降到过充检测值之下时，过充保护状态仍不会解除。

DOUT脚为过放电检测器(VD2)和放电过流检测器(VD3)的输出脚。当放电电压由高向低，且低于过放电检测器的阀值电压VDET2，即低于VDET2时，DOUT脚在经过内部固定延时后就转低电平。在检测到过放后，如将充电器与电池组相连接，并当电池供电电压高于过放电电压检测器的阀值电压时，VD2被释放并且DOUT变成“高电平”。

内置过流/短路检测器VD3可以感应到放电过电流的状态，并经过内置的固定延时后，通过输出端DOUT变为低电平而切断放电；或检测到短路电流时使DOUT的值立即变低从而切断放电。一旦检测到过电流或短路后，可将电池包与负载分离，VD3被释放并且DOUT电平变为高。

另外，在检测到过放电后，芯片将暂停内部电路工作以维持在极低的耗电水平。通过将DS端设到与VDD相同的电平，能将以上保护延时(除短路保护)缩短。尤其是过充保护延时会缩短为1/90，因而测试保护电路的时间可缩短。而且，当DS端的电平设置在某一范围内，输出延时会取消，这样一来，过充和过充电流立即会被检测到。此时的延时约为不超过几十微秒。

本着节省使用成本的原则，R5464K系列只需很少的外围器件即可构成完整的功能。其应用电路图如图2。

图2：R5464系列应用电路图

R1、C1稳定R5464K的供电。推荐R1小于1K。R1过高会使检测值偏高，导致误差。R1和R2也用于防止反充和充电电压过高对芯片的损害。R1和R2过小，会导致电池包的自消耗过大。所以，R1和R2两电阻之和应等于或大于1K。另外，R2过大，当电池包过放，将电池包放在充电器上会不易恢复。建议R2的值小于或等于30K。

R5464K拥有很小的封装,使得芯片在PCB上高密度的排布成为可能，更有利于在极小的PCB上应用。R5464具有RF射频抗干扰能力，众所周知当锂电用于手机及其他射频设备上时，锂电保护芯片的RF抑制性能将直接影响到整个产品的稳定性。

R5464K的工作温度可以达到中国的高温军标,即在125℃下连续工作48小时不出现故障,故R5464K也可以应用在某些军用产品上, 能轻而易举地满足国内任何地区的使用环境温度要求。

理光的锂电保护芯片R5464K系列拥有以上出色的性能,可以广泛的应用在高精度的手机锂电池和PDA锂电池还有军用锂电产品,随着锂电池在便携式设备和其他电子产品中更广泛的应用,锂电保护芯片R5464K系列也将发挥更大的作用。