4 串电池保护芯片创芯微CM1341-DAT使用介绍

特性

专用于 4 串锂/铁/钠电池的保护芯片，内置有高精度电压检测电路和电流检测电路。通过检测各节电池的电压、充放电电流及温度等信息，实现电池过充电、过放电、均衡、断线、低压禁充、放电过电流、短路、充电过电流和过温保护等功能，放电过流保护延时外置电容可调，其他保护延时内置。

功能框图

引脚

引脚号	符号	描述
1	VCC	正电源输入端子、电池 1 的正电压连接端子
2	VNC	电池 1 的正电压连接端子
3	VNC	电池 1 的正电压连接端子
4	VNC	电池 1 的正电压连接端子
5	VC1	电池 1 的正电压连接端子
6	VC2	电池 1 的负电压、电池 2 的正电压连接端子
7	VC3	电池 2 的负电压、电池 3 的正电压连接端子
8	VC4	电池 3 的负电压、电池 4 的正电压连接端子
9	VSS	芯片地、电池 4 的负电压连接端子
10	TEC	放电过流延时调节端子
11	RTS	接 NTC，用于温度检测
12	RTV	接电阻到 RTS 端子，用于设置保护温度
13	VINI	过流检测端子
14	DO	放电 MOS 控制端子
15	CO	充电 MOS 控制端子
16	VM	充电器及负载检测端子

原理图

注意：

1. 如非上述两种典型应用方案应用，请咨询我司FAE。
2. 其它特殊应用电路需要更改部分BOM，例如P充N放方案、超大电流充放电等。
3. RCO、RDO、RPD等电阻的值需要结合MOSFET的器件参数和系统级功能需求进行调试。
4. 上述参数有可能不经预告而作更改。
5. 上述IC的原理图以及参数并不作为保证电路工作的依据，请在实际的应用电路上进行充分的实测后再设定参数。

参考PCB布局

功能说明

1.过充电

任意一节电池电压上升到 VOC 以上并持续一段时间超过 TOC，CO 端子的输出就会反转，将充电控制 MOS 管关断，停止充电，这称为过充电状态。所有电池电压降低到过充电解除电压 VOCR 以下并持续一段时间超过 TOCR，过充电状态解除，恢复为正常状态。若此时连接负载 VVM > 0.1V（典型值），当所有电池电压降低到过充电保护电压 VOC 以下时，过充电状态解除，恢复为正常状态，此功能称作负载检测功能。

2.过放电

任意一节电池电压降低到 VOD 以下并持续一段时间超过 TOD，DO 端子的输出就会反转，将放电控制 MOS 管关断，停止放电，这称为过放电状态。所有电池电压上升到过放电解除电压 VODR 以上，且 VM 电压小于 3.0V（典型值），并持续一段时间超过 TODR，过放电状态解除，恢复为正常状态。若此时连接充电器 VVM < -0.1V（典型值），当所有电池电压上升到过放电保护电压(VOD)以上时，过放电状态解除，恢复为正常状态，此功能称作充电器检测功能。

3.放电过电流

电池处于放电状态时，VINI 端电压随着放电电流的增大而增大，当 VINI 端电压高于 VEC1 并持续一段时间超过 TEC1，芯片认为出现了放电过流 1；当 VINI 端电压高于 VEC2 并持续一段时间超过 TEC2，芯片认为出现了放电过流 2；当 VINI 端电压高于 VSHORT 并持续一段时间超过 TSHORT，芯片认为出现了短路。上述 3 种状态任意一种状态出现后，DO 端子的输出就会反转，将放电控制 MOS 管关断，停止放电。进入放电过流保护状态后，断开负载且 VVM < 3.0V，放电过流保护解除，恢复为正常状态。

4.充电过电流

正常工作状态下的电池，在充电过程中，如果 VINI 端子电压低于充电过流保护电压(VCHA)，且这种状态持续的时间超过充电过流保护延迟 TCHA，将充电控制 MOS 管关断，停止充电，这种状态称为充电过流状态。进入充电过流保护状态后，如果断开充电器且 VVM>VCHA，充电过电流状态被解除，恢复为正常状态。

5.过温保护

充放电过程中，电芯温度过高或过低都会给电芯带来损坏，因此需要通过热敏电阻 RNTC 用于感知温度变化，当达到设定的保护温度，且维持一段时间后，即发生温度保护，将充电或放电 MOS 管关断，实现对电芯充放电高低温的保护。

当 VINI 端小于 4mV 时，芯片默认识别为充电状态，若检测到温度高于充电高温保护温度 TCH，且持续时间超过 DTCH，则关断充电 MOS 管，充电高温保护迟滞温度为 5°C。若检测到温度低于充电低温保护温度 TCL，且持续时间超过 DTCL，则关断充电 MOS 管，充电低温保护迟滞温度为 5°C。

当 VINI 端大于 4mV 时，芯片识别为放电状态，若检测到温度高于放电高温保护温度 TDH，且持续时间超过 DTDH，则同
时关断充放电 MOS 管，放电高温保护迟滞温度为 10°C。若检测到温度低于放电低温保护温度 TDL，且持续时间超过 DTDL，则同时关断充放电 MOS 管，放电低温保护迟滞温度为 10°C。

RTS 连接电阻 RNTC 选用 B 值=3950，常温 100kΩ@25°C 的电阻，RTV 连接电阻 RT 用于设置高温保护温度。RT 电阻大小为所需 TCH 所对应的 NTC 阻值的 3 倍，放电高温保护温度与充电高温保护具有一一对应关系，具体设置如下：

CM1341 系列具有 NTC 断线保护功能，若 RTV 连接电阻，NTC 断线后芯片会进入 NTC 断线保护状态，CO、DO 端子的输出均会反转；如不使用温度保护功能，可将 RNTC 与 RT 各接 100kΩ电阻即可。

6.断线保护

正常状态下，若芯片管脚 VC1~VC4 中任意一根或多根与电芯的连线断开，芯片则检测判断为发生断线状态，强制将 CO、 DO 输出电平反转，同时关断充、放电 MOS，禁止充电与放电，此状态称为断线保护状态。若断线前接有负载，当断开的连线重新正确连接后，需要断开负载且 VVM < 3.0V，芯片退出断线保护状态。

7.低压禁充功能

CM1341 系列提供低压禁充功能可选，具备低压禁充功能的 IC 在检测到任意节电池电压低于 VLV 并持续一段时间超过 TLV，CO 端子的输出就会反转，将充电控制 MOS 管关断，停止充电。所有电池电压回升到 VLVR 以上并持续一段时间超过
TLVR，低压禁充状态解除，恢复为正常状态。

8.均衡功能

CM1341 系列内置电池均衡功能，内部均衡电阻 600Ω，通过外部电压采样电阻调节均衡电流，推荐外部电压采样电阻 100 ~ 1000Ω，如需大电流均衡可外部增加均衡电路扩流，均衡电流由外部均衡电阻决定。正常状态下，任意一节电池电压高于均衡检测电压（VBAL），其余电池电压低于均衡检测电压（VBAL），超过均衡启动延迟时间（TBAL），CM1341 开始均衡。

均衡停止条件：

1. 所有电池电压低于均衡检测电压（VBAL）；
2. 所有电池电压高于均衡检测电压（VBAL）；
3. CM1341 进入休眠状态，断线保护状态，放电温度保护状态；

CM1341 采用奇偶通道分时均衡，均衡功能不影响正常的电池电压采样，当同时开启多路均衡通道，奇数通道会先进入均衡状态，偶数通道在下一个周期进入均衡状态，具体电池电压采样和均衡开启时序图如下：

9.放电过流延迟时间设置

CM1341 系列放电过流保护延时可通过外置电容调节。放电过流 1 与放电过流 2 保护延时时间比例为 10:1, 延迟时间与
CTEC 可按如下公式进行设置：

TEC1 (ms) = 10*CTEC (nF), TEC2 = TEC1/10,

可参考如下表格设定：

10.电池端子连接顺序

为了保证 CM1341 工作正确，请按照下述建议的顺序连接各个电池端子，否则需要在上电完成后把芯片 VCC 管脚短路到 VSS 管脚 1ms 以上进行激活，以确保芯片正常工作。

1. 连接 VSS
2. 连接 VCC
3. 连接其他电池端子

电路分析（4节4.2V锂电池）

QP8三极管

QP8三极管的作用肯定不是为了高电平输出时扩电流。
那就只能是低电平输出时，防止漏电流？此时三极管c极高阻。
看芯片内部是一个MOS到VCC。
具体作用没实锤，有机会再去深究。

RPD电阻作用

当刚接上电池，没有故障，14脚会输出10.6V电压，放电MOS打开。
15脚输出10.6V，10.6V流过Rco1、充电MOS体二极管、RPD到LGND形成通路，充电MOS才会打开。
因此如果没有RPD电阻，充电MOS是打不开的。

当电池电压低于10.8V，触发过放保护时，14脚输出0V，放电MOS关闭。但是15脚电压有9.66V，充电MOS仍然打开的，电流流过放电MOS体二极管，仍然可以充电。当电池电压高于12V，过放保护解除，放电MOS打开。

由于RPD电阻的存在，当触发过放，放电MOS关闭，但是锂电池还是存在漏电回路。漏电流大小取决于RPD大小。

均衡功能

CM1341 系列内置电池均衡功能，内部均衡电阻 600Ω，通过外部电压采样电阻调节均衡电流，推荐外部电压采样电阻 100 ~ 1000Ω，如需大电流均衡可外部增加均衡电路扩流，均衡电流由外部均衡电阻决定。

当外部没有均衡电路，回路如下：
芯片内有电阻和MOS管，均衡电流=单节电压/(Rvc1+Rvc2+芯片内电阻)

如果让Rvc1、Rvc2值为1K，测量Rvc1两边的电压波形为：

实测的电压值为1.75V，总电阻=4.126/(1.75/1000)=2357Ω，说明芯片内电阻=357Ω。

让Rvc1、Rvc2值为100Ω，Rvc1压降实测0.34V，总电阻=4.126/(0.34/100)=1213Ω，说明芯片内电阻=1013Ω。
看来芯片内电阻不是一个固定值，需要实测来确定。

均衡是以周期形式进行的，均衡40ms，然后关闭24ms。这样可以实时测量电池电压。这个波形跟手册上是一致的：

均衡开始条件：
正常状态下，任意一节电池电压高于均衡检测电压（VBAL），其余电池电压低于均衡检测电压（VBAL），超过均衡启动延迟时间（TBAL），CM1341 开始均衡。

均衡停止条件：

1. 所有电池电压低于均衡检测电压（VBAL）；
2. 所有电池电压高于均衡检测电压（VBAL）；
3. CM1341 进入休眠状态，断线保护状态，放电温度保护状态；

当外部有均衡电路：

Rvc1上的压降使三极管Qp1打开，把RB1回路也串入电池，进行均衡。

赛微微电的CW1274均衡也是这样的：