【锂电池】ABLIC公司用于3节/4节锂电池的充放电保护IC

更新说明：

20231008:首发

20251018:新增内容补充完善一些私信问题点统一答复

一、关于ABLIC公司

公司介绍 – 艾普凌科有限公司 (ablic.com)https://www.ablic.com/cn/semicon/corp/以上是关于这家公司的一个简单介绍以及其官网的链接。

艾普凌科(ABLIC)是由 ABLE(可能)与 IC(Integrated Circuit 的缩写) 二词组合而成, 蕴含着通过半导体技术让不可能化为可能的含意。

S-8261A单节的，S-8252双节的，S-8254这3-4串的保护芯片。

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二、关于IC_S-8254A

S-8254A 是一款专为 3 节或 4 节串联锂离子 / 锂聚合物电池设计的高安全性保护集成电路（IC）。其核心功能是通过高精度电压检测和三段式过电流保护机制，确保电池在充放电过程中免受过充、过放、过流及短路等风险。

Ⅰ.核心技术参数与功能

• 1.1高精度电压检测

  • 过充电检测：每节电芯的检测电压范围为 3.90V~4.45V（步进 50mV），精度 ±25mV。例如，型号 S-8254ABGFT-TB-x 的过充电检测电压为 4.180±0.025V，解除电压为 4.080±0.050V。
  • 过放电检测：检测电压范围 2.0V~3.0V（步进 100mV），精度 ±80mV，解除电压范围 2.0V~3.4V。
  • 三段式过电流检测：
    • 第一段：0.05V~0.30V（步进 50mV），精度 ±25mV，适用于轻微过流。
    • 第二段：固定 0.5V，精度 ±100mV，应对中等过流。
    • 第三段：VC1-1.2V，精度 ±300mV，用于严重过流或短路保护。

• 1.2灵活配置与控制

  • 3/4 节电池切换：通过 SEL 端子选择 3 节或 4 节电池模式，适应不同电池组需求。
  • 延迟时间设置：通过外接电容（CCT、CDT 端子）调整过充 / 过放 / 过流检测延迟时间，避免瞬时波动误触发。例如，过充电检测延迟时间在 CCT=0.1μF 时为 0.5~1.5 秒。
  • 休眠功能：待机功耗低至 0.1μA（+25°C），延长电池闲置寿命。

• 1.3电气特性与可靠性

  • 宽工作电压：2V~24V，适应多种充电场景。
  • 宽温度范围：-40°C~+85°C，适用于极端环境。
  • 高耐压设计：VDD-VSS 间最大耐受 26V，确保过压保护能力。

Ⅱ、典型应用电路与设计要点

• 2.1IC原理框图

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• 如上图右侧的Battary1-4【红色框图区域】可以看出S-8254A 可以应用在 3 节或者 4 节锂电池充放电电路中，并且具有完整的充放电保护机制，如电池过充检测、保护和释放，电池过放检测、保护和释放，过流和过压保护等等。

• 2.2电路架构

  • 充放电控制：通过 COP（充电控制）和 DOP（放电控制）端子驱动外部 PMOS 管，实现充放电回路切断。【新增笔记1】
  • 电压检测：VC1~VC4 端子直接连接电芯，监测每节电芯电压；VINI 端子用于检测充放电电流（通过采样电阻）。

• 2.3关键设计注意事项

  • 布局优化：将 CCT、CDT 电容靠近 IC 引脚放置，减少寄生参数影响；功率路径（如 FET）需加粗布线以降低阻抗。
  • EMC 防护：在 VDD 和 VSS 之间添加 100nF 旁路电容，抑制高频噪声；敏感信号（如 VC1~VC4）需远离大电流路径。
  • FET 选型：根据电池组最大电流选择低导通电阻（Rds (on)）的 PMOS，例如充电 FET 可选用 Rds (on)<100mΩ 的型号。

• 2.4型号差异

  • 不同后缀（如 ABGFT-TB-x、ABHFT-TB-y）对应不同的过充 / 过放阈值和过流检测参数。例如，S-8254ABGFT-TB-x 的过充检测电压为 4.180V，而 S-8254ABHFT-TB-y 为 4.150V。

  • 环保标记 “U” 表示无铅、无卤素，符合 RoHS 标准。

• 2.5彩蛋：【新增笔记2】

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Ⅲ. 4节锂电池实例详细分析。

详细的分析一下 S-8254A 的实现原理。

在原理框图中同样有紫色的区域标记。

S-8254A 通过两个 PNP 的 MOS 管及相关的阻容配合完成锂电池充放电保护电路。

3.1 充电原理

在锂电池正常且电路接通充电器的情况下，S-8254A 的 DOP 和 COP 处于低电平状态，左侧的 PMOS 处于开启状态，充电器的电流可通过左侧 PMOS 和右侧 PMOS 的体二极管流经至电池，此时，右侧的 PMOS 管 S 极处于高电平，则该 PMOS 打开，此后锂电池可处于正常的充电状态。

3.2 放电原理

在锂电池正常且电路带载的情况下，S-8254A 的 DOP 和 COP 处于低电平状态，右侧的 PMOS 处于开启状态，锂电池的电流可通过右侧 PMOS 和左侧 PMOS 的体二极管流经至负载，此时，左侧的 PMOS 管 S 极处于高电平，则该 PMOS 打开，此后锂电池可处于正常的放电状态。

3.3 过充保护

S-8254A 可实时地检测锂电池的电压， 当某一电池电压达到或高于限定值时（且满足时间限制），COP 管脚处于高阻态，导致左侧的 PMOS 管关闭，进而右侧的 PMOS 管也处于关闭状态，充电回路切断。

另外，可以通过 CCT 管脚的电容确定充电检测延迟时间，以取得较好的鲁棒性，具体参数可参考 S-8254A 的数据手册。

3.4 过放保护

过放保护和过充保护类似， 当某一电池电压达到或低于限定值时（且满足时间限制），DOP 管脚处于 VDD 电平，导致右侧的 PMOS 管关闭，进而左侧的 PMOS 管也处于关闭状态，放电回路切断。

另外，当 S-8254A 处于过放状态下，为了进一步降低功耗，S-8254A 将进入 power down 状态，不过可以通过连接充电器激活该 IC。

3.5 过流检测

过流检测适用于充放电状态下，当 S-8254A 检测到电池充放电电流大于限定值且满足一定时间的情况下，PMOS 管将进入关闭状态。另外，该处的时间也可以通过 CDT 管脚的电容确定。

Ⅳ、S-8254A 的其他功能

4.1 SEL 选择功能

通过 SEL 选择 S-8254A 应用于 3 节还是 4 节锂电池充放电保护电路中。

4.2 CTL 功能

通过 CTL 管脚改变 COP 和 DOP 的状态，该状态优先级高于芯片的自诊断状态。

PS：以上两项可以查看详细规格书说明

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三.新增重点干货笔记如下：问题很多人咨询过我

【新增笔记1】：

• 过充时 COP 变为高阻态，关闭充电 FET；【这个】
• 过放时 DOP 输出高电平，关闭放电 FET。【这个问题很多人咨询过我

【新增笔记2】

• 请务必注意Rvss与Cvss参数选择与实际测试进行调试。【笔记2】
• 保护后需要手动触发重新恢复供电或者充电恢复供电，重新激活即可。【笔记2】

今天的内容到这里就结束啦～

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