SH367103X/016XY-AAE00

SH367103 3/4串锂电池Pack保护芯片 1. 特性  SEL管脚选择3/4串应用  电压检测功能： - 过充电保护电压VOV：3.6V - 4.35V (档位10mV) 过充电保护电压精度：±25mV 1 - 过充电保护解除电压VOVR ：3.1V - 4.35V (档位10mV) 过充电保护解除电压精度：±50mV - 过放电保护电压VUV：2.0V - 3.1V (档位100mV) 过放电保护电压精度：±80mV - 过放电保护解除电压VUVR2：2.0V - 3.7V (档位100mV) 过放电保护解除电压精度：±100mV  温度检测功能： - 充电高温保护温度：50°C 充电高温保护温度精度：±4°C (Max.) - 充电低温保护温度：0°C 充电低温保护温度精度：±4°C (Max.) - 放电高温保护温度：70°C 放电高温保护温度精度：±4°C (Max.)  外接电容设置过放电保护延时、放电过流1保护延时以及 放电过流2保护延时  过充电保护延时、短路保护延时以及温度保护延时固定  CTL管脚控制CHG/DSG管脚输出  放电过流检测功能： - 过流1保护电压VDOC1：0.025V - 0.35V (档位25mV) 过流1保护电压精度：±10mV - 过流2保护电压VDOC2：2 X VDOC1 (档位50mV) 过流2保护电压精度：±20mV  工作电压范围：3V - 26V  工作温度范围：-40°C～85°C  集成N-MOSFET驱动  低功耗设计： - 正常工作功耗：15μA (Max.) - 休眠模式功耗：4uA (Max.)  短路检测功能： - 短路保护电压VSC：4.5 X VDOC1 (档位112.5mV) 短路保护电压精度：±45mV  封装形式：16-pin TSSOP 注释1：过充电迟滞电压n (n = 1 - 4)的大小等于0V - 0.5V之间以10mV为间隔的某一选定值。 (过充电迟滞电压 = 过充电保护阈值电压 - 过充电保护解除电压) 注释2：过放电迟滞电压n (n = 1 - 4)的大小等于0V - 0.7V之间以100mV为间隔的某一选定值。 (过放电迟滞电压 = 过放电保护解除电压 - 过放电保护阈值电压) 2. 概述 SH367103内置高精度电压检测电路和延时电路进行电压、电流以及温度的监控，保证Pack安全。此外，SH367103具 备0V充电功能，提升Pack使用寿命。 SH367103具有两种工作模式：正常模式和休眠模式。当任意电芯处于低容量状态时，SH367103进入休眠模式来降低 系统功耗。 SH367103适用于保护3/4串锂电池Pack (包括磷酸铁锂Pack)，SEL管脚用于选择3/4串应用。 1 V2.2 SH367103 3. 系统框图 图1 SH367103系统框图 2 SH367103 4. 管脚图 1 16 VDD CHSE 2 15 VC1 CHG 3 14 VC2 VM 4 13 VC3 DSG 5 12 VC4 DSD 6 11 GND CDC 7 10 SEL VI 8 9 SH367103 CTL 图2 SH367103管脚图 3 TS SH367103 5. 管脚定义 管脚号 管脚名 I/O 1 CTL I 充放电MOSFET控制管脚 2 CHSE I 充电器检测管脚 3 CHG O 充电MOSFET控制管脚 4 VM I 负载检测管脚 5 DSG O 放电MOSFET控制管脚 6 DSD I/O 过放电延时电容连接管脚 7 CDC I/O 放电过流1/2延时电容连接管脚 8 VI I 电流检测管脚 9 TS I 温度电阻连接管脚 10 SEL I 3/4节应用控制管脚 11 GND I 电源地端连接管脚 12 VC4 I 最低电芯正端连接管脚 13 VC3 I 次低电芯正端连接管脚 14 VC2 I 次高电芯正端连接管脚 功能描述 15 VC1 I 最高电芯正端连接管脚 16 VDD I 电源正端连接管脚 总计16个管脚。 4 SH367103 6. 功能描述 6.1 正常模式 下列条件均满足时，SH367103 处于正常模式： (1) 所有电芯电压位于过充电保护电压 (VOV) 与过放电保护电压 (VUV) 之间 (2) VI管脚电平小于放电过流1保护电压VDOC1 (3) TS管脚检测温度位于充电高温保护温度TCOT与充电低温保护温度TCUT之间 (4) 无安全保护发生 6.2 过充电保护状态 下列条件均满足时，SH367103进入过充电保护状态： (1) 任意电芯电压高于过充电保护电压VOV (2) 状态(1)持续时间超过过充电保护延时tOV 处于过充电保护状态时，CHG管脚输出高阻态。 下列条件均满足时，过充电保护状态解除： (1) 所有电芯电压低于过充电保护解除电压VOVR (2) 状态(1)持续时间超过过充电保护解除延时tOVR 图3 过充电保护状态转移图 6.3 过放电保护状态 下列条件均满足时，SH367103进入过放电保护状态： (1) 任意电芯电压低于过放电保护电压VUV (2) 状态(1)持续时间超过过放电保护延时tUV 处于过放电保护状态时，CHG输出高阻态 (负载锁定时)，DSG管脚输出低电平。 负载锁定解除后，下列条件均满足时，过放电保护状态解除： (1) 所有电芯电压高于过放电保护解除电压VUVR (2) (1)中状态持续时间超过过放电保护解除延时tUVR 注释3：当下列条件满足其中之一时，负载锁定解除,退负载锁定延时64mS： (1) 拔除负载 (2) 接充电器 注释4：特定型号的SH367103允许在负载连接时开启放电MOSFET，具体请咨询本公司销售人员。 5 SH367103 6.4 休眠模式 下列条件均满足时，SH367103进入休眠模式： (1) 过放电状态持续时间超过休眠延时tUVP (30S Typ.) (2) 未连接充电器 (未连接充电器判断条件：VCHSEL < CHSE管脚电平 < VCHSEH) 注释5：过放电保护后，当过放电保护状态持续时间超过30S，此时SH367103开启CHSE内部电阻上拉到VDD来判断充 电器是否连接。 处于休眠模式，SH367103关闭系统大部分模块，停止电压/温度/电流检测。CHG管脚输出高阻态，DSG管脚输出低电 平。 下列条件满足时，SH367103退出休眠模式： (1) 连接充电器 (连接充电器判断条件：CHSE管脚电平 ≦ VCHSEL或CHSE管脚电平 ≧ VCHSEH) 图4 过放电保护状态转移图 6.5 放电过流保护状态 SH367103内置两级放电过流保护，过流1保护电压VDOC1小于过流2保护电压VDOC2，过流1保护延时TDOC1大于过流2保 护延时TDOC2。 下列条件均满足时，SH367103进入过流保护状态： (1) VI管脚电压高于过流1保护电压VDOC1 (过流2保护电压VDOC2) (2) (1)中状态持续时间超过过流1保护延时tDOC1 (过流2保护延时tDOC2) 处于过流保护状态时，CHG输出高阻态，DSG管脚输出低电平。 下列条件均满足时，过流保护状态解除： (1) 负载拔出 (负载拔出判断条件：VM管脚电平低于VVM) (2) (1)中状态持续时间超过过流保护解除延时tDOCR 注释6：过流保护后，此时SH367103开启VM内部电阻下拉到GND来判断负载是否拔出。 图5 过流保护状态转移图 6 SH367103 6.6 短路保护状态 下列条件均满足时，SH367103进入短路保护状态： (1) VI管脚电压高于短路保护电压VSC (2) (1)中状态持续时间超过短路保护延时tSC 处于短路保护状态时，CHG输出高阻态，DSG管脚输出低电平。 下列条件均满足时，短路保护状态解除： (1) 负载拔出 (负载拔出判断条件：VM管脚电平低于VVM) (2) (1)中状态持续时间超过短路保护解除延时tSCR 注释7：短路保护后，此时SH367103开启VM内部电阻下拉到GND来判断负载是否拔出。 图6 短路保护状态转移图 6.7 温度保护 当TS管脚外接温度电阻 (温度电阻采用NTC，建议使用103AT) 时，SH367103能进行温度保护，包括：充电高温保护、 充电低温保护以及放电高温保护。 当温度电阻使用103AT (β = 3435) 时，温度保护规则如下： 6.7.1 充电高温保护状态 下列条件均满足时，SH367103进入充电高温保护状态： (1) 温度高于充电高温保护温度TCOT 处于充电高温保护状态时，如果检测为充电状态，则CHG管脚输出高阻态。 下列条件均满足时，充电高温保护状态解除： (1) 温度低于充电高温保护恢复温度TCOTR 6.7.2 充电低温保护状态 下列条件均满足时，SH367103进入充电低温保护状态： (1) 温度低于充电低温保护温度TCUT 处于充电低温保护状态时，如果检测为充电状态，则CHG管脚输出高阻态。 下列条件均满足时，充电低温保护状态解除： (1) 温度高于充电低温保护恢复温度TCUTR 6.7.3 放电高温保护状态 下列条件均满足时，SH367103进入放电高温保护状态： (1) 温度高于放电高温保护温度TDOT 处于放电高温保护状态时，CHG管脚输出高阻态，DSG管脚输出低电平。 下列条件均满足时，放电高温保护状态解除： (1) 温度低于放电高温保护恢复温度TDOTR 7 SH367103 图7 温度保护状态转移图 注释8：温度检测为分时检测，检测周期为2S，连续检测2次。 SH367103推荐使用的温度电阻103AT (β = 3435)，其在不同温度下对应的阻值如下表所示： 温度点 (°C) 103AT电阻值 (K) 电阻值变异范围 (K) -20 67.77 72.72 - 63.20 -15 53.41 57.11 - 49.98 -10 42.47 45.27 - 39.86 -5 33.90 36.02 - 31.92 0 27.28 28.90 - 25.76 5 22.05 23.29 - 20.88 25 10 9.700 - 10.30 45 4.911 5.094 - 4.735 47 4.554 4.691 - 4.417 50 4.16 4.306 - 4.018 55 3.536 3.654 - 3.421 60 3.02 3.115 - 2.927 65 2.588 2.665 - 2.513 70 2.228 2.291 - 2.167 表1 103AT (β = 3435) 电阻值与温度关系表 6.8 充放电状态判定 SH367103由VI管脚电平判断系统充放电状态。当VI管脚电平高于放电状态检测电压VDCH，则判定系统处于放电状态， 除放电状态外，系统处于充电状态。SH367103判定充放电状态切换的延时时间为tSTATUS。 6.9 0V充电功能 Pack 电压不小于 1.5V，当充电器电压大于 V0CHA 时，SH367103 允许充电器给 Pack 充电。若充电 MOSFET 开启阈值 电压不同，充电器最低需求电压不同。 8 SH367103 7. 功能设定 7.1 CTL管脚设定 SH367103中，CTL管脚控制CHG/DSG管脚的输出。具体操作方法如下表所示： CTL管脚 CHG管脚 DSG管脚 VDD电平 取决于内部保护电路 取决于内部保护电路 悬空 高阻态 GND GND电平 高阻态 GND 7.2 SEL管脚设定 SH367103中，SEL管脚用于配置3/4串应用，具体操作方法如下表所示： SEL 芯片功能 GND电平 3节电芯保护 VDD电平 4节电芯保护 SH367103用于3串Pack保护时，VC4与GND短接即可。 7.3 延时时间设定 SH367103中，可设置部分保护延时及保护解除延时。延时时间设定的细节如下表所示： 内容 标号 关联设置 计算方法 过充电保护延时 tOV 芯片内部固定 1S 过充电保护解除延时 tOVR 芯片内部固定 1mS 过放电保护延时 tUV DSD管脚外接电容CDSD 1S X CDSD/0.1uF 过放电保护解除延时 tUVR DSD管脚外接电容CDSD 100mS X CDSD/0.1uF 过流1保护延时 tDOC1 CDC管脚外接电容CCDC 1S X CCDC/0.1uF 过流2保护延时 tDOC2 CDC管脚外接电容CCDC 0.1S X CCDC/0.1uF 过流保护解除延时 tDOCR CDC管脚外接电容CCDC 1S×CCDC/0.1uF 或 0.1S×CCDC/0.1uF 短路保护延时 tSC 芯片内部固定 250uS 短路保护解除延时 tSCR CDC管脚外接电容CCDC 1S×CCDC/0.1uF 或 0.1S×CCDC/0.1uF 温度保护延时 tT 芯片内部固定 3S 温度保护退出延时 tTR 芯片内部固定 3S 休眠模式延时 tUVP 芯片内部固定 30S 充放电状态切换延时 tSTATUS 芯片内部固定 500mS 9 SH367103 8. 典型应用图 8.1 4串同口应用 J1 P+/C+ J2 1 1 B+ R1 1K U1 R2 R3 R5 R7 R9 1K 1K 1K 1K 1K D1 Schottky 104/25V 104/25V 104/25V 104/25V 225/25V ZENER C5 C6 C7 C8 D4 103AT CELL C4 C3 J3 1 2 3 4 1K 103/25V R10 R12 16 15 14 13 12 11 10 9 VDD VC1 VC2 VC3 VC4 GND SEL TS SH367103 1K 104/25V CTL CHSE CHG VM DSG DSD CDC VI R11 104/25V 10M S D D S R13 1 2 3 4 5 6 7 8 G Q2 G Q1 C2 1K GND R14 1M D3 J4 P-/C- R8 C1 1K 1K 1K D2 RS3M DIODE R6 R16 R4 GND R15 J5 0.004 1 1 CHG MOS DSG MOS B- GND 图8 SH367103典型应用图 (4串同口) 8.2 4串半分口应用 J1 J2 1 1 B+ R1 1K U1 R2 R4 R6 R8 R10 104/25V 104/25V 104/25V 104/25V 225/25V ZENER C4 C5 C6 C7 C8 D3 C3 SH367103 R15 GND D1 Schottky J3 1 2 3 4 GND R16 J5 0.004 1 C- 1K 1K 1K 1K 1K CELL 1K 103/25V R11 103AT 16 15 14 13 12 11 10 9 VDD VC1 VC2 VC3 VC4 GND SEL TS R13 1K 104/25V C2 CTL CHSE CHG VM DSG DSD CDC VI R12 104/25V 10M 1 2 3 4 5 6 7 8 G D D J4 S R14 G Q2 S 1M Q1 1K 1K 1K 1K C1 RS3M R3 R5 R7 R9 D2 P+/C+ 1 CHG MOS DSG MOS B- GND J6 1 P- 图9 SH367103典型应用图 (4串半分口) 10 SH367103 8.3 3串同口应用 J1 P+/C+ J2 1 1 B+ R1 1K P-/C- 1 CHG MOS R2 R3 R5 R7 16 15 14 13 12 11 10 9 1K 1K 1K 1K D1 Schottky J3 1 2 3 104/25V 104/25V 104/25V 225/25V ZENER C4 C5 C6 C7 D4 C3 103AT 103/25V CELL R10 VDD VC1 VC2 VC3 VC4 GND SEL TS SH367103 1K 104/25V C2 CTL CHSE CHG VM DSG DSD CDC VI R9 104/25V C1 10M S D D S R11 J4 1 2 3 4 5 6 7 8 1K 1K 1K 1K G Q2 G Q1 GND R12 DIODE D3 R14 R4 R6 R8 1M RS3M D2 U1 GND R13 J5 0.004 1 DSG MOS B- GND 图10 SH367103典型应用图 (3串同口) 8.4 4串-PMOSFET充电应用 J1 1 P+ J3 Schottky 1 D B+ Q1 G C+ D1 S 1 2M J2 C1 R1 PMOS 104/25V R2 1K 104/25V 104/25V 104/25V 225/25V ZENER C8 C9 C10 D4 R15 1K D2 Schottky J4 1 2 3 4 CELL 104/25V SH367103 1K 1K 1K 1K 1K R17 J5 S D G Q3 1K C7 GND R13 C6 104/25V R3 R5 R7 R9 R11 103AT 5.1M C2 104/25V R14 C5 G 104/25V S 16 15 14 13 12 11 10 9 VDD VC1 VC2 VC3 VC4 GND SEL TS R16 D Q2 CTL CHSE CHG VM DSG DSD CDC VI 103/25V R12 NMOS 1 2 3 4 5 6 7 8 1M 1K 1K 1K C3 R4 R6 R8 R10 10M C4 D3 RS3M 1M U1 GND GND R18 J6 0.004 1 P-/C- 1 DSG MOS B- GND 图11 SH367103典型应用图 (4串-PMOSFET充电) 11 SH367103 8.5 功耗测试附图 R1 0.004 104/25V 104/25V 104/25V 225/25V C5 C6 C7 C3 R14 1K 1K 1K 1K J1 1 2 3 4 CELL C4 1K SH367103 R2 R4 R6 R8 16 15 14 13 12 11 10 9 103AT VDD VC1 VC2 VC3 VC4 GND SEL TS R11 CTL CHSE CHG VM DSG DSD CDC VI 103/25V 1 2 3 4 5 6 7 8 R10 104/25V 1K C2 R7 104/25V 1K C1 R3 1K U1 MultiMeter GND GND 图12 芯片功耗测试应用电路图 12 SH367103 9. 电气特性 9.1 极限参数 信号名 管脚名 VDD和GND间输入电压 极限范围 单位 VDD GND-0.3 to GND+26 V DSG/VC1 - VC4/CTL/SEL GND-0.3 to VDD+0.3 V VM/CHG/CHSE VDD-26 to VDD+0.3 V 低压输入端 VI/CDC/DSD/TS GND-0.3 to 5.5 V 工作温度 - -40 to 85 C 存储温度 - -40 to 125 C 高压输入端 注释9：如果器件的工作条件超过“极限参数”的范围，将造成器件永久性破坏。器件工作在说明书所规定的范围内功能 才能得到保障。 注释10：-0.3V < (VCN-VCN-1) < 12V 9.2 直流电气特性 (无特别说明，电气特性在25C下测得) 符号 参数 最小值 典型值 最大值 单位 VOV 过充电保护电压 3.6 - 4.35 V VOVA 过充电保护电压精度 -25 - 25 mV VOVS 过充电保护电压Step - 10 - mV VOVR 过充电保护解除电压 3.1 - 4.35 V VOVRA 过充电保护解除电压精度 -50 - 50 mV VOVRS 过充电保护解除电压Step - 10 - mV 0.5 1 1.5 S tOV 过充电保护延时 tOVR 过充电保护解除延时 0.5 1 1.5 mS VUV 过放电保护电压 2.0 - 3.1 V VUVA 过放电保护电压精度 -80 - 80 mV VUVS 过放电保护电压Step - 100 - mV VUVR 过放电保护解除电压 2.0 - 3.7 V VUVRA 过放电保护解除电压精度 -100 - 100 mV VUVRS 过放电保护解除电压Step - 100 - mV 测试条件 档位：100mV tUV 过放电保护延时 0.5 1 1.5 S DSD管脚外接0.1μF电容，精度±10% tUVR 过放电保护解除延时 50 100 150 mS DSD管脚外接0.1μF电容，精度±10% 0.025 - 0.35 V VDOC1 过流1保护电压 VDOC1A 过流1保护电压精度 -10 - 10 mV VDOC1S 过流1保护电压Step - 25 - mV 0.5 1 1.5 S - 2*VDOC1 - V VDOC2A 过流2保护电压精度 -20 - 20 mV VDOC2S 过流2保护电压Step - 2*VDOC1S - mV tDOC1 过流1保护延时 VDOC2 过流2保护电压 tDOC2 过流2保护延时 50 100 150 mS VSC 短路保护电压 - 4.5*VDOC1 - V VSCA 短路保护电压精度 - 45 mV - mV VSCS 短路保护电压Step -45 - 4.5* VDOC1S 13 CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% SH367103 (续上表) 符号 tSC 参数 最小值 典型值 最大值 单位 测试条件 200 250 300 uS VDD = 14V，VI >= VSC + 100mV 0.5 1 1.5 S CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% 50 100 150 mS CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% 0.5 1 1.5 S CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% 50 100 150 mS CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% 46 50 54 °C TCOTR 充电高温保护恢复温度 43 47 51 °C TDOT 66 70 74 °C TDOTR 放电高温保护恢复温度 51 55 59 °C TCUT -4 0 4 °C 1 5 9 °C 短路保护延时 tDOCR 过流保护解除延时11 tSCR 短路保护解除延时11 TCOT 充电高温保护温度 放电高温保护温度 充电低温保护温度 TCUTR 充电低温保护恢复温度 tT 温度保护检测延时 1.5 3 5.5 S tTR 温度保护解除检测延时 1.5 3 5.5 S VDCH 放电状态判断电压 2.5 4 5.5 mV VDD 工作电压 3 - 26 V CHG和DSG管脚能够保持正确的输出状态 ICC 工作电流 (正常模式) - - 15 μA V1=V2=V3=V4 =VOV-50mV，VDD=VC1， 在芯片接地处测量 IIDLE 工作电流 (休眠模式) - - 4 μA V1=V2=V3=V4=3V，VDD=12V， 在芯片接地处测量 tUVP 休眠延时 20 30 40 S V0CHA 最低充电器电压 - 1 1.5 V tSTATUS 充放电状态切换延时 200 500 650 mS RCHSE CHSE管脚内部上拉电阻 800 1300 1800 KΩ 250 500 750 KΩ 0.8*VDD - - V - - 0.2*VDD V VDD-0.6 - - V RVM VM管脚内部下拉电阻 VCTLH 逻辑高电平电压 VCTLL 逻辑低电平电压 VSELH 逻辑高电平电压 VSELL 逻辑低电平电压 - - 0.6 V IVC1 VC1管脚消耗电流 - 1.5 3 μA V1=V2=V3=V4=4.35V IVC2 VC2管脚消耗电流 -1 1 μA V1=V2=V3=V4=4.35V IVC3 VC3管脚消耗电流 -1 1 μA V1=V2=V3=V4=4.35V IVC4 VC4管脚消耗电流 -1 1 μA V1=V2=V3=V4=4.35V ICTLH CTL管脚高电平消耗电流 - 0.2 0.4 μA V1=V2=V3=V4=3.8V，VCTL=VDD ICTLL CTL管脚低电平消耗电流 -0.1 - - μA V1=V2=V3=V4=3.8V，VCTL=GND VDSG DSG管脚高电平输出 - VDD - V DSG接10nF电容 9 11 12 V VDD>=11V，CHG接1M电阻 - V VDD=VSC+100mV 0.45 1 1.55 S CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% 45 100 155 mS CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% 0.45 1 1.55 S CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% 45 100 155 mS CDC管脚外接0.1μF电容，精度±10% tDOCR 过流保护解除延时11 tSCR 短路保护解除延时11 TCOT 充电高温保护温度 46 50 54 °C TCOTR 充电高温保护恢复温度 41 45 49 °C TDOT 放电高温保护温度 66 70 74 °C TDOT 放电高温保护恢复温度 51 55 59 °C TCUT 充电低温保护温度 -4 0 4 °C 1 5 9 °C TCUTR 充电低温保护恢复温度 tT 温度保护延时 1.5 3 5.5 S tTR 温度保护解除延时 1.5 3 5.5 S VDCH 放电状态判断电压 2.5 4 5.5 mV ICC 工作电流 (正常模式) - - 15 μA V1=V2=V3=V4=VOV-50mV，VDD=VC1，在 芯片接地处测量；(参考12 功耗测试附图) IIDLE 工作电流 (休眠模式) - - 4 μA V1=V2=V3=V4=3V，VDD=15V，在芯片接地 处测量；(参考12 功耗测试附图) 200 500 650 mS tSTATUS 充放电状态切换延时 IVC1 VC1管脚消耗电流 - 1.5 3 μA V1=V2=V3=V4=4.35V IVC2 VC2管脚消耗电流 -1 - 1 μA V1=V2=V3=V4=4.35V IVC3 VC3管脚消耗电流 -1 - 1 μA V1=V2=V3=V4=4.35V IVC4 VC4管脚消耗电流 -1 - 1 μA V1=V2=V3=V4=4.35V VDSG DSG管脚高电平输出 - VDD - V DSG接10nF电容 VCHG-1 CHG管脚高电平输出 9 11 13 V VDD>=11V，CHG接1M电阻 - V VDD