CM1051 系列

www.icm-semi.com 5 串可充電鋰電池保護 IC

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CM1051 系列是一款專用于 5 串鋰/鐵電池的保護芯片，內(nèi)置有高精度電壓檢測電路和電流檢測電路，通過檢測各節(jié)電

池的電壓、充放電電流及溫度等信息，實現(xiàn)電池過充電、過放電、放電過電流、短路、充電過電流、過溫等保護功能，可通

過外接電容來調(diào)節(jié)過充電、過放電、過電流保護延時。

? 功能特點

1) 高精度電池電壓檢測功能：

? 過充電檢測電壓 3.500 V ~ 4.400 V (步進 50 mV) 精度 ±25 mV

? 過充電遲滯電壓 0.100 V 精度 ±50 mV

? 過放電檢測電壓 2.000 V ~ 3.200 V 精度 ±80 mV

? 過放電遲滯電壓 0 ~ 0.500 V 精度 ±100 mV

2) 三段放電過電流檢測功能：

? 過電流檢測電壓 1 0.050 V ~ 0.100 V (步進 50 mV) 精度 ±15 mV

? 過電流檢測電壓 2 0.100 V ~ 0.300 V (步進 50 mV) 精度 ±20%

? 短路檢測電壓 0.200 V ~ 0.600 V (步進 100 mV) 精度 ±20%

3) 充電過流檢測電壓 -0.050 V ~ -0.100 V (步進 50 mV) 精度 ±15 mV

4) 充電器檢測及負(fù)載檢測功能

5) 通過外接電容可設(shè)置過充電、過放電、過電流保護延時；

6) 高溫充放電保護及低溫充電保護功能；

7) 電池斷線保護功能；

8) NTC 電阻斷線保護功能；

9) 低電流消耗：

? 工作時 15 μA (典型值) (Ta = +25°C)

? 休眠時 4.5 μA (典型值) (Ta = +25°C)

10) 無鉛、無鹵素。

? 應(yīng)用領(lǐng)域

? 電動工具

? 掃地機器人

? UPS 后備電源

? 封裝

? TSSOP-16

? SOP16CM1051 系列

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? 系統(tǒng)功能框圖

VCC

溫度保護

檢測電路

負(fù)載/充電器

檢測電路

VC1電壓

檢測電路

VC2電壓

檢測電路

VC3電壓

檢測電路

VC4電壓

檢測電路

VC5電壓

檢測電路

VC1

VC2

VC3

VC4

VC5

VSS

過充/過放

信號處理

過流

檢測電路

外置延時

控制電路

TOC

VM

VINI

RTV

RTS

TEC

TOD

邏輯處理

DO端限壓電路

CO端限壓電路

圖 1CM1051 系列

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? 命名規(guī)則

CM1051-XX

? 產(chǎn)品型號

產(chǎn)品名

過充電

保護電壓

VOC

過充電

解除電壓

VOCR

過放電

保護電壓

VOD

過放電

解除電壓

VODR

放電過流 1

VEC1

放電過流 2

VEC2

短路

VSHORT

充電過流

VCHA

CM1051-AS/AT 4.225 V 4.125 V 2.500 V 3.000 V 0.100 V 0.200 V 0.500 V -0.050 V

CM1051-BS/BT 4.225 V 4.125 V 2.700 V 3.000 V 0.100 V 0.200 V 0.400 V -0.050 V

CM1051-CS/CT 4.250 V 4.150 V 2.500 V 3.000 V 0.100 V 0.200 V 0.500 V -0.050 V

CM1051-DS/DT 4.250 V 4.150 V 2.700 V 3.000 V 0.100 V 0.200 V 0.500 V -0.050 V

CM1051-FS/FT 4.200 V 4.100 V 2.700 V 3.000 V 0.100 V 0.200 V 0.500 V -0.100 V

CM1051-GS/GT 3.650 V 3.560 V 2.320 V 2.580 V 0.100 V 0.200 V 0.500 V -0.100 V

表 1

封裝形式，T 代表 TSSOP-16，S 代表 SOP16

參數(shù)信息，從 A~Z

電池串?dāng)?shù)，如 3/4/5

版本號

產(chǎn)品系列

0/1，0 代表無溫度保護，1 代表有溫度保護CM1051 系列

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? 引腳排列圖

圖 2

引腳號 符號 描述

1 VCC 正電源輸入端子、電池 1 的正電壓連接端子

2 VC1 電池 1 的正電壓連接端子

3 VC2 電池 1 的負(fù)電壓、電池 2 的正電壓連接端子

4 VC3 電池 2 的負(fù)電壓、電池 3 的正電壓連接端子

5 VC4 電池 3 的負(fù)電壓、電池 4 的正電壓連接端子

6 VC5 電池 4 的負(fù)電壓連接端子、電池 5 的正電壓連接端子

7 VSS 芯片地、電池 5 的負(fù)電壓連接端子

8 TOC 過充電檢測延時用的電容連接端子

9 TOD 過放電檢測延時用的電容連接端子

10 TEC 過流檢測延時用的電容連接端子

11 RTS 接 NTC，用于溫度檢測

12 RTV 接電阻到 RTS 端子，用于調(diào)節(jié)溫度保護閾值

13 VINI 過流檢測端子

14 DO 過放電檢測輸出端子

15 CO 過充電檢測輸出端子

16 VM 過電流保護鎖定、充電器及負(fù)載檢測端子CM1051 系列

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? 額定值

(除特殊注明以外 : Ta = +25°C)

項目 符號 適用端子 額定值 單位

電源電壓 VCC VCC VSS-0.3 ~ VSS+30 V

各串電池電壓 VCELLVC1-VC2, VC2-VC3, VC3-

VC4, VC4-VC5, VC5-VSS

VSS-0.3 ~ VSS+5.5 V

輸入電壓 1 VIN1 TOC, TOD, TEC, RTS,

RTV, VINI

VSS-0.3 ~ VSS+5.5 V

輸入電壓 2 VIN2 VM VCC-30 ~ VCC+0.3

CO 輸出端子電壓 VCO CO VCC-30 ~ VCC+0.3 V

DO 輸出端子電壓 VDO DO VSS-0.3 ~ VCC+0.3 V

工作環(huán)境溫度 TOPR ? ?40 ~ 85 °C

保存溫度 TSTG ? ?40 ~ 125 °C

表 3

注意：所加電壓超過額定值，可能導(dǎo)致芯片發(fā)生不可恢復(fù)性損傷。CM1051 系列

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? 電氣特性 (除特殊注明以外 : Ta = +25°C,)

表 4

項目 符號 條件 最小值 典型值 值 單位

正常工作電流 IVCC VC1=VC2=VC3=VC4=VC5=3.5V - 15 30 μA

休眠電流 ISTB VC1=VC2=VC3=VC4=VC5=2.0V - 4.5 9 μA

過

充

電

保護電壓 VOCVC1=VC2=VC3=VC4=3.5V，

VC5=3.5 → 4.4V

VOC

-0.025 VOCVOC

+0.025 V

解除電壓 VOCRVC1=VC2=VC3=VC4=3.5V，

VC5=4.4 → 3.5V

VOCR

-0.050 VOCRVOCR

+0.050 V

保護延時 TOCVC1=VC2=VC3=VC4=3.5V，

VC5=3.5 → 4.4V CTOC=0.1μF 0.5 1.0 1.5 s

過

放

電

保護電壓 VODVC1=VC2=VC3=VC4=3.5V，

VC5=3.5 → 2.0V

VOD

-0.080 VODVOD

+0.080 V

解除電壓 VODRVC1=VC2=VC3=VC4=3.5V，

VC5=2.0 → 3.5V

VODR

-0.100 VODRVODR

+0.100 V

保護延時 TODVC1=VC2=VC3=VC4=3.5V，

VC5=3.5 → 2.0V CTOD=0.1μF 0.5 1.0 1.5 s

放電

過流 1

保護電壓 VEC1VC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0 → 0.12V

VEC1

-0.015 VEC1VEC1

+0.015 V

保護延時 TEC1VC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0 → 0.12V CTEC=0.1μF 0.5 1.0 1.5 s

解除延時 TEC1RVC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0.12 → 0V CTEC=0.1μF 60 120 180 ms

放電

過流 2

保護電壓 VEC2VC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0 → 0.35V

VEC2

*80% VEC2VEC2

*120% V

保護延時 TEC2VC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0 → 0.35V CTEC=0.1μF 50 100 200 ms

解除延時 TEC2RVC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0.35 → 0V CTEC=0.1μF 60 120 180 ms

短路

保護電壓 VSHORTVC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0 → 0.8V

VSHORT

*80% VSHORTVSHORT

*120% V

保護延時 TSHORTVC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0 → 0.8V 100 300 600 μs

解除延時 TSHORTRVC1=VC2=VC3=3.5V，

VINI-VSS=0.8 → 0V 60 120 180 ms

充電

過流

保護電壓 VCHAVC1=VC2=VC3=VC4=VC5=3.5V，

VINI-VSS =0→ -1V

VCHA

-0.015 VCHAVCHA

+0.015 V

保護延時 TCHAVC1=VC2=VC3=VC4=VC5=3.5V，

VINI-VSS =0→ -1V 6 12 24 ms

解除延時 TCHARVC1=VC2=VC3=VC4=VC5=3.5V，

VINI-VSS =-1V→0V 1 2 4 ms

斷線

保護

保護延時 TOW - 5 10 15 ms

解除延時 TOWR - 1 2 3 msCM1051 系列

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? 功能說明

1. 過充電

任意一個電池電壓上升到 VOC以上并持續(xù)了一段時間 TOC或更長， CO 端子的輸出就會反轉(zhuǎn)，將充電控制 MOS 管關(guān)

斷，停止充電，這稱為過充電狀態(tài)。所有電池電壓降低到過充電解除電壓 VOCR以下并持續(xù)了一段時間 TOCR或更長，過充電

狀態(tài)解除，恢復(fù)為正常狀態(tài)。若此時連接負(fù)載（VM>VEC1），當(dāng)所有電池電壓降低到過充電保護電壓 VOC以下時，過充電狀

態(tài)解除，恢復(fù)為正常狀態(tài)，此功能稱作負(fù)載檢測功能。

2. 過放電

任意一個電池電壓降低到 VOD以下并持續(xù)了一段時間 TOD或更長， DO 端子的輸出就會反轉(zhuǎn)，將放電控制 MOS 管關(guān)

斷，停止放電，這稱為過放電狀態(tài)。所有電池電壓上升到過放電解除電壓 VODR以上并持續(xù)了一段時間 TODR或更長，過放電

狀態(tài)解除，恢復(fù)為正常狀態(tài)。若此時連接充電器（VMCHA)，當(dāng)所有電池電壓上升到過放電檢測電壓(VOD)以上時，過放電

狀態(tài)解除，恢復(fù)為正常狀態(tài)，此功能稱作充電器檢測功能。

3. 放電過電流

電池處于放電狀態(tài)時，VINI 端電壓隨著放電電流的增大而增大，當(dāng) VINI 端電壓高于 VEC1并持續(xù)了一段時間 TEC1或更

長，芯片認(rèn)為出現(xiàn)了放電過流 1；當(dāng) VINI 端電壓高于 VEC2并持續(xù)了一段時間 TEC2或更長，芯片認(rèn)為出現(xiàn)了放電過流 2；當(dāng)

VINI 端電壓高于 VSHORT并持續(xù)了一段時間 TSHORT或更長，芯片認(rèn)為出現(xiàn)了短路。上述 3 種狀態(tài)任意一種狀態(tài)出現(xiàn)后，DO

端子的輸出就會反轉(zhuǎn)，將放電控制 MOS 管關(guān)斷，停止放電；進入放電過電流保護狀態(tài)后，如斷開負(fù)載（VM<3v），放電過

電流狀態(tài)解除，恢復(fù)為正常狀態(tài)。

4. 延遲時間的設(shè)置

過充電保護延時，當(dāng) CTOC = 0.1μF 時，TOC=1.0s；過放電保護延時，當(dāng) CTOD = 0.1μF 時，TOD=1.0s；

放電過流 1 與過流 2 保護延時由 TEC 端子所接電容 CTEC共同控制，延時時間比例為 10:1，

調(diào)節(jié) CTOC, CTOD, CTEC電容大小時，各功能解除延時隨保護延時等比變化。

5. 溫度保護

充放電過程中電芯溫度過高或過低都會給電芯帶來損壞，所以需要連接熱敏電阻 RNTC用于感知溫度變化，當(dāng) RTS 端子

檢測到的電壓達(dá)到內(nèi)部保護閾值電壓，維持延時 10ms 后，即發(fā)生過溫保護，實現(xiàn)對電芯高低溫充放電的保護。

充放電高溫保護點可獨立設(shè)置。當(dāng) VINI 端大于 4mV 時，芯片識別為放電狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生充電高溫保護時，且芯片處于充

電狀態(tài)，關(guān)斷充電 MOS 管；當(dāng)發(fā)生放電高溫保護時，且芯片處于放電狀態(tài)，關(guān)斷充電和放電 MOS 管；當(dāng)溫度低于-10℃

時，且芯片處于充電狀態(tài)，充電 MOS 管關(guān)斷，禁止對電芯充電。

RTV 端子連接電阻 RT用于設(shè)置充電高溫保護閾值 THCP，RT電阻大小為充電高溫保護對應(yīng) NTC 電阻阻值的 3 倍。放電

高溫保護溫度 THDP 為充電高溫保護溫度加 20℃，即 THDP=THCP+20℃，低溫充電保護溫度 TLCP 固定為-10℃。充電高溫保

護，放電高溫保護及低溫保護精度均為±2℃，三者的恢復(fù)遲滯溫度均為 10℃。

例如，RNTC選用 100kΩ@25℃，THCP 設(shè)置為 50℃，此時 RNTC=35.88KΩ@50℃，RT=3*RNTC@50℃=107.64kΩ，

則，充電高溫保護恢復(fù)溫度為 THCPR=THCP-10℃=40℃；

THDP=THCP+20℃=70℃，放電高溫保護恢復(fù)溫度為 THDPR=THDP-10℃=60℃；

TLCP=-10℃，低溫保護恢復(fù)溫度 TLCPR=TLCP+10℃=0℃。

CM1051 系列具有 NTC 斷線保護功能，NTC 斷線后，CO、DO 端子的輸出均會反轉(zhuǎn)；如不使用溫度保護功能，將

RTS 端子對 VSS 接 1K 電阻，RTV 端子懸空即可。CM1051 系列

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6. 充電過電流

正常工作狀態(tài)下的電池，在充電過程中，如果 VINI 端子電壓低于充電過流檢測電壓(VCHA)，并且這種狀態(tài)持續(xù)的時間

超過充電過流檢測延遲時間 TCHA 或更長，則關(guān)閉充電控制用的 MOSFET，停止充電，這個狀態(tài)稱為充電過流狀態(tài)。進入充

電過流檢測狀態(tài)后，如果斷開充電器（VM>VCHA)充電過電流狀態(tài)被解除，恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

7. 斷線保護

正常狀態(tài)下，芯片管腳 VC1、VC2、VC3、VC4、VC5 中任意一根或多根與電芯的連線斷開，芯片通過檢測并判斷為

發(fā)生斷線狀態(tài)，強制將 CO 輸出為高阻態(tài)，DO 輸出為低電平，即同時關(guān)閉充放電 MOS 管，此狀態(tài)稱為斷線保護狀態(tài)。當(dāng)

斷開的連線重新正確連接后，芯片退出斷線保護狀態(tài)。CM1051 系列

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? 應(yīng)用電路

1. 充放電回路共用

P+

CTEC

RPDP-(CH-)

圖 3

2.充放電回路分開

P+

CTEC

RPDCH-

P-

圖 4CM1051 系列

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? BOM 清單

器件標(biāo)識 典型值 參數(shù)范圍 單位

RVCC、RVC1、RVC2、RVC3、RVC4、RVC5 1 0.1 ~ 1 kΩ

RNTC 100 @25°C ? kΩ

RT 3*RNTC@THCP ? kΩ

RVINI 1 0.1 ~ 2 kΩ

RVM 200 10 ~ 510 kΩ

RDO 2 1 ~ 10 kΩ

RCO 10 1 ~ 12 MΩ

RPD 3 0.3 ~ 4 MΩ

RSENSE - 可依實際過流值設(shè)定 mΩ

CVCC 2.2 1 ~ 10μF, 耐壓≥25V μF

CVC1、CVC2、CVC3、CVC4、 CVC5 0.1 0.1 ~ 1μF, 耐壓≥25V μF

CTOC、CTOD 0.1 可依設(shè)定選取，耐壓≥10V μF

CTEC 0.1 可依設(shè)定選取，耐壓≥10V μF

D1 1N4148 If=1mA, Vf<0.75v ?

表 5

如非上述兩種典型應(yīng)用方案應(yīng)用，請詳細(xì)咨詢我司 FAE。

1、其它特殊應(yīng)用電路需要更改部分上述 BOM 表，例如無檢流電阻方案、P 充 N 放方案、超大電流充放電等；

2、RCO、RDO 、RPD等電阻的值是需要結(jié)合 MOSFET 的器件參數(shù)和系統(tǒng)級功能需求進行調(diào)試。CM1051 系列

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? 封裝信息

TSSOP-16 封裝尺寸

符號

尺寸 （mm）

最小值 典型值 值

A --- --- 1.20

A1 0.05 --- 0.15

A2 0.90 1.00 1.05

A3 0.39 0.44 0.49

b 0.20 --- 0.30

b1 0.19 0.22 0.25

c 0.110 0.127 0.145

c1 0.12 0.13 0.14

D 4.86 4.96 5.06

E 6.20 6.40 6.60

E1 4.30 4.40 4.50

e 0.635BSC

L 0.45 0.60 0.75

L1 1.00BSC

θ 0 8°CM1051 系列