DW01A バッテリー保護 IC 回路、データシート、代替品および動作

イノベーションが進歩を促す電子デバイスの絶えず進化する状況では、デバイスの長寿命と安全性を確保することが最も重要です。 この信頼性の追求において、DW01A などのバッテリー保護 IC の重要性が発揮されます。 スマートフォンから電気自動車、再生可能エネルギーシステムに至るまで、電子機器が私たちの日常生活に不可欠になるにつれ、その電源を保護する必要性がますます重要になっています。 バッテリー保護 IC は、電子機器の全体的なパフォーマンスと安全性を向上させるために、電圧、電流、温度を注意深く監視および調整する警戒心のある保護者として機能します。 この DW01A バッテリー保護 IC の調査では、これらの技術的驚異の重要性と、電子コンパニオンのシームレスな機能におけるそれらの不可欠な役割を掘り下げます。

DW01Aとは何ですか？

DW01A チップは、単セル リチウムイオン バッテリーの安全装置として機能し、過充電、過小充電、逆接続、短絡に対する保護を提供します。

DW01A バッテリ保護 IC は、1 セル アプリケーションでの過充電、過放電、過電流によって引き起こされる潜在的な損傷や寿命の低下からリチウム イオン/ポリマー バッテリを保護するために特別に作られています。

超小型設計を特徴とし、最小限の外部コンポーネントを必要とする DW01A は、限られたスペースのバッテリ パックにシームレスに統合するのに最適です。 正確な 50mV の過充電検出電圧により、安全で効率的な充電が保証されます。 保管中はスタンバイ電流が極めて低いため、バッテリーの充電への影響は最小限に抑えられます。

DW01Aのピン配置

DW01A は、小型 SOT-23-6 パッケージで提供されるバッテリー保護 IC です。 以下はピン図です。

DW01Aのピン配置

DW01Aの特徴

• 低い動作電流
• 4.3Vで過充電検出、4.05Vで過充電解除
• 2.4Vで過放電検出、3.0Vで過放電解除
• 0.15Vで過電流検出、1.0Vで短絡電流検出
• 静止電流は3μA（Vcc=3.6V時）と極めて低い。
• 過放電電流はわずか4μA（Vcc=V時）。
• 高精度の過充電保護電圧は 4.3V ± 50mV に設定されています。
• 過電流保護のためのデュアルレベルの検出。
• 内部回路により遅延時間が発生します。
• 外部コンデンサは必要ありません。
• 充電器の検出
• リセット抵抗による過電流保護
• 自己回復機能を搭載
• 広い動作電圧範囲
• 小型SOT-23-6パッケージによりコンパクトな基板サイズを実現。
   

絶対最大定格

(特に指定のない限り、VSS=0V、Ta=25℃)

DW01Aはどのように機能しますか?

DW01A では、バッテリーへのアース線を管理するために外部デュアル FET が必要です。 FETを採用することにより、電流エラー状態（短絡、過放電、過充電など）が発生した場合にグランドラインを切断することができます。 これにより、負荷がなくなるまで (短絡が発生した場合) リチウム電池が効果的に隔離されます。

通常の状態:

VODL > VDD > VOCU、および VCH の場合。

過充電ステータス:

通常状態から充電状態に移行するとき、VDD を通じてバッテリー電圧を検出できます。 VDD 電圧が VOCU より大きく、遅延時間が TOC を超えて、バッテリ電圧がこの充電状態になると、M2 が閉じます。

過充電状態からの解除：

過充電状態になった後、その状態を解除して通常の状態に戻すには 2 つの方法があります。

バッテリが自己放電する場合、VDD。
充電器を取り外し、負荷を接続したときに、VOCRVOI1、M2 が開くと、通常モードに戻ります。
 

過放電検出:

通常状態から放電状態に移行するとき、VDD を通じてバッテリー電圧を検出できます。 バッテリ電圧が過放電状態になり、VDD 電圧が VODL 未満で、遅延時間が TOD を超えると、M1 が閉じます。

パワーダウンモードからの解除:

バッテリがパワーダウン モードにあるとき、充電器が接続されている場合、この時点で VCHVODR が開き、M1 が開き、通常モードに戻ります。 または、負荷がオープンになり、VDD 電圧が VDD > VODR に回復すると、M1 が開き、通常モードに戻ります (自己回復機能)。

充電検出:

充電器がパワーダウン モードでバッテリに接続されている場合、電圧は VCSIVODL になります。 M1 が開き、通常モードに戻ります。

DW01A 機能ブロック図

DW01 チップがリチウム電池の放電を保護できるのはなぜですか?

DW01 チップは、リチウム電池の保護のために設計された特殊な集積回路です。 いくつかの理由から、リチウム電池の放電プロセスを保護します。

1. まず、DW01 チップは過放電保護機能を備えています。 バッテリーの放電プロセス中に、バッテリー電圧が特定のレベルに低下すると、DW01 チップは電圧が設定されたしきい値を下回ったことを検出します。 放電スイッチを閉じて、さらなるバッテリーの放電を防ぎます。 リチウム電池を過度に低い電圧まで放電すると、化学変化が誘発され、電池の劣化が促進され、さらには過熱や短絡などの安全上の問題を引き起こす可能性があるため、これは非常に重要です。 DW01 チップの過放電保護機能は、バッテリーの過度の放電を効果的に防止し、バッテリーの寿命を延ばし、バッテリー全体の安全性を高めます。
2. 次に、DW01 チップは、バッテリーの正極端子と負極端子の間で短絡が発生し、内部電流がサージして過熱や爆発などの危険が生じた場合の短絡保護を実現します。 DW01 チップには短絡保護機能が含まれています。 バッテリー内で異常な電流増加が検出されると、チップはバッテリーの入出力接続を迅速に切断し、短絡電流のさらなる増大を防ぎ、バッテリーとデバイスの両方を保護します。
3. さらに、DW01 チップには温度保護機能があります。 リチウム電池は充放電中に発熱します。 バッテリーが過度に高温で動作すると、バッテリーの性能が低下し、過熱や爆発などの重大な問題が発生する可能性があります。 DW01 チップはバッテリーの温度変化を感知します。 バッテリー温度が設定されたしきい値を超えると、チップは充電または放電接続を即座に切断し、バッテリーの動作継続を防ぎ、バッテリーとデバイスの両方の安全を確保します。
4. さらに、DW01 チップにはバッテリーバランス機能が含まれています。 バッテリーの起源、材料、製造プロセスなどの要因により、リチウムバッテリー間の電荷分布がアンバランスになる可能性があり、その結果、さまざまな程度の容量損失が発生します。 DW01 チップはバッテリー間の電圧差を検出します。 充電スイッチと放電スイッチのスイッチング周波数を制御してバッテリー間で電荷を再分配することで、バッテリー全体の性能と寿命が向上します。
5. 最後に、DW01 チップは低電力特性を備えています。 スタンバイ モードでは、チップは最小限の電流を消費します。 これは、デバイスが長期間アイドル状態のままであっても、DW01 チップがバッテリー消費の削減に役立ち、バッテリー寿命を延ばすことができることを意味します。

DW01Aの代替品

DW01A の代替品を検討する場合は、次のオプションを検討できます。

AP9101Cxxx-ANTRG1 シリーズ:

AP9101Cxxx-ANTRG1 シリーズは、DW01A の代替品として機能します。 同様の保護機能を提供し、ポータブル電子機器、電動工具などの用途でリチウムイオン/ポリマー電池を保護するように設計されています。 エンジニアはバッテリー保護のニーズにこのシリーズを検討できます。

AP9101CAK6-ANTRG1:

AP9101CAK6-ANTRG1 は、DW01A のもう 1 つの代替品です。 バッテリー保護機能を備えており、バッテリー駆動のさまざまなアプリケーションに適しています。 エンジニアは、特定の要件と対象のバッテリー システムとの互換性に基づいてこのオプションを評価できます。

DW01Aの用途

DW01A は多用途の保護 IC として機能し、1 セルのリチウムイオンまたはリチウムポリマー電池パックを使用するさまざまな電子機器に応用できます。 そのアプリケーションは、さまざまな業界や家庭用電化製品に及びます。 いくつかの主要なアプリケーションを次に示します。

1セルリチウムイオン電池用保護IC:

DW01A の主な機能は、単セル リチウムイオン バッテリーに重要な保護機能を提供し、安全かつ効率的な動作を保証することです。

リチウムポリマーバッテリーパック:

DW01A はリチウムポリマー バッテリー パックに一般的に採用されており、過充電、過放電、過剰な電流の流れなどの問題を防ぐための重要な安全装置を提供します。

携帯電話:

DW01Aは、モバイルテクノロジーの分野において、携帯電話に使用されるリチウムイオン電池の安全性と信頼性の向上に貢献します。 バッテリーの不適切な管理に伴う潜在的な危険を防ぐのに役立ちます。

携帯情報端末 (PDA):

多くの場合、リチウムイオンまたはリチウムポリマー電池に依存する PDA は、DW01A によって提供される保護の恩恵を受け、電池パックの寿命と安全な動作が保証されます。

デジタル スチル カメラ (DSC):

デジタル カメラ、特にリチウムイオン電池を搭載したカメラには、電池保護のために DW01A が組み込まれています。 これによりバッテリーが保護され、カメラの全体的なパフォーマンスが向上します。

携帯デバイス：

携帯ゲーム機から電子手帳まで、さまざまな携帯電子機器のバッテリー保護にDW01Aが採用され、機器の安全性と耐久性に貢献しています。

DW01Aの使い方

以下の回路図は、DW01A チップの適切な使用法を示しています。

これは、バッテリーと DW01A チップの両方を含む統合ユニットとしてバッテリー パックに統合されることを目的としています。

これは次の理由から当てはまります。

1. CS ピンは、充電器の逆接続を防止します。
2. 過電圧および不足電圧検出の電圧制限は、極値として指定される典型的な充電/放電レベルを超えています。
3. 過放電状態で充電器が接続された場合、ラッチアップ保護が提供されます。
4. 動作電流は非常に小さいため、所定の位置に取り付けたままにしてもバッテリーが消耗することはありません。

バッテリーパックに組み込むと、BATT+ および BATT- に接続された充電器に対する保護が提供されるほか、充電器の誤った接続や、NiCad や NiMH 充電器などのまったく不適切で危険な充電器の接続からの逆極性保護も提供されます (この機能は、 試みるべきではありません）。

マイクロコントローラー プロジェクトの DW01A
 

8205A MOSFET の電流制限
 

RDSON を電流制限として使用する
コンパレータは、CS ピンの電圧が 150mV に達するとトリガされる電流制限電圧しきい値を検出します。 コンパレータ電圧は、スイッチオンされた 2 つの MOSFET の抵抗両端の電圧降下が 150mV に達したときに達成されます。 この降下は 2 つの MOSFET を流れる電流の増加の結果であり、2 x RDS(ON) での電圧降下を表します。

RDS(ON) の値については、次の図「Rdson オン抵抗 (mΩ) 対 ID ドレイン電流 (A)」を参照してください。 この図は、さまざまな Vgs 値の曲線を示しています。

バッテリ電圧が約 4.5V であると仮定すると、この曲線を使用すると RDS(ON) は 20mΩ となり、短絡電流は 3.75A (0.15/(2*20e-3)) となります。

バッテリが放電して 2.5V に近づくと、RDS(ON) は 25mΩ になり、短絡電流は 3A (0.15/(2*25e-3)) になります。

DW01A がトリガーされると、放電 MOSFET (OD) がオフになり、負荷が取り除かれた場合にのみ再アクティブ化されます。

2 つの過電流しきい値レベル
過放電値は 2 つあり、1 つは 150mV、もう 1 つは 1.35V です。 2 番目の値はアクティベーション遅延に関連付けられます。 150mV のしきい値の場合、遅延は 10ms ですが、2 番目のしきい値の場合、遅延は 5us です。

非常に大規模な短絡の場合、起動遅延ははるかに速くなります。

短絡電流検出器が作動した後、DW01A が再び電流を流す (OC MOSFET がオンになる) 前に、負荷を取り除く必要があります。

DW01A データシート

DW01A データシート PDF をダウンロードします。

最後の言葉

要約すると、DW01 IC は、主に過放電保護、短絡保護、温度保護、バッテリーバランス、低消費電力などの機能を実装することにより、リチウムバッテリーの放電において保護的な役割を果たします。 これらの機能により、バッテリーの安全性と安定性が確保され、寿命が延長され、デバイスの信頼性が向上します。