探索NCS35011：低功耗电池监测IC的卓越性能与应用指南

在电池管理领域，低功耗、高精度的电池监测IC至关重要。onsemi的NCS35011就是这样一款出色的产品，它为3 - 5节串联锂离子电池提供了全面的保护和状态监测功能。下面，我们就来深入了解一下NCS35011的特点、工作原理以及应用注意事项。

文件下载：onsemi NCS35011 5S电池保护器.pdf

产品概述

NCS35011是一款超低功耗的保护集成电路，专为3 - 5节串联锂离子电池管理而设计。它不仅能监测每个电池单元的过压和欠压情况，还能通过最多5个LED指示灯显示电池的充电状态。而且，该IC的硬件保护和电池监测功能可自主运行，无需微控制器。
 

简化框图

标记示意图

 

产品特性

• 过压和欠压检测：精确监测每个电池单元的电压，确保电池在安全的电压范围内工作。
• 多电池单元支持：支持3、4和5节串联电池，满足不同应用的需求。
• 高耐压LED驱动的充电状态指示：通过LED直观显示电池的充电状态。
• 可配置的故障输出：输出模式和极性可根据需要进行配置。
• 高精度电池电压测量：测量精度高达±5 mV，提供准确的电池电压信息。
• 低功耗：典型工作电流仅为4 μA，延长电池使用寿命。
• 宽输入电压范围：输入电压范围为5 V至28 V，耐受70 V电压，增强了对浪涌的免疫力。
• 宽结温范围：工作结温范围扩展至125°C，适应各种恶劣环境。

典型应用

NCS35011适用于多种领域，如电动工具、电动出行设备、医疗设备、割草机和备用电源系统等，可作为主保护或二次保护使用。

工作原理

过压和欠压检测

NCS35011通过片上模数转换器（ADC）每125 ms对每个电池单元进行一次采样，将采样结果与预设的过压和欠压阈值进行比较。如果某个电池单元的电压超过过压阈值并持续超过过压检测延迟时间（tODEL），则判定为过压状态；如果低于欠压阈值并持续超过欠压检测延迟时间（tUDEL），则判定为欠压状态。过压和欠压检测都有预设的延迟时间，以避免误判。

电池充电状态指示

当ENB引脚被拉高时，NCS35011会测量BAT引脚的电池总电压，并将其除以配置的电池单元数量，得到平均电池单元电压。然后，将该电压除以配置的过压阈值（VOVD），得到一个分数QCELL，表示电池单元的充电状态。QCELL与5个预设的充电状态阈值（VDET1 - VDET5）进行比较，若QCELL超过某个阈值，则对应的LDn引脚被拉低，驱动相应的LED指示灯亮起，从而直观地显示电池的充电状态。

引脚说明

NCS35011采用TSSOP - 16封装，各引脚功能如下：	信号名称	引脚编号	类型	描述
BAT	1	电源	正电池输入电压
VC5 - VC1	2 - 6	模拟	电池单元5 - 1的阳极电压
VSS	7	接地	负电池输入电压
VDD	8	电源	3.3V稳压器输出电压，仅供内部使用
LD5 - LD1	9 - 13	开漏输出	LED输出5 - 1，开漏，低电平有效
ENB	14	输入	LED输出指示使能输入，上拉，高电平有效
UDI	15	输出	电池单元欠压检测输出指示，可配置
ODI	16	输出	电池单元过压检测输出指示，可配置

应用注意事项

电池连接

NCS35011支持3、4或5节串联电池的电池组。使用4节电池时，VC1必须接地；使用3节电池时，VC1和VC2都必须接地。为了保护IC免受静电放电（ESD）和其他瞬态干扰，需要在电池连接电路中添加RC滤波器。

过压和欠压检测

在正常工作时，ADC每125 ms对每个电池单元进行一次采样。过压和欠压检测都有预设的延迟时间，以避免误判。当检测到过压或欠压状态时，ODI或UDI引脚会输出相应的指示信号。

电池充电状态指示

为了节省功耗，只有在ENB引脚被拉高时，才会测量电池组的电压。ENB引脚通常连接到一个按钮开关，并且具有30 - 55 ms的消抖时间。在测量电池电压时，需要注意避免过大的电流通过ODI和UDI引脚，以免影响测量结果或导致误判。

保护和布局指南

电池组容易受到ESD和开关瞬态干扰的影响，因此在原理图和布局设计时需要采取措施保护NCS35011。建议在ENB、ODI和UDI引脚添加串联电阻和去耦电容，以减少ESD的影响。同时，在LED和IC引脚之间添加串联电阻，不仅可以减少内部功耗，还可以降低ESD的风险。在布局设计时，应尽量减小去耦电容到VSS引脚的阻抗，避免多个连接到电池组的正负极，以提高ESD的鲁棒性。

总结

NCS35011是一款功能强大、性能卓越的电池监测IC，具有低功耗、高精度、宽输入电压范围和宽结温范围等优点。它适用于多种电池管理应用，能够为电池提供可靠的保护和准确的充电状态指示。在使用NCS35011时，需要注意电池连接、过压和欠压检测、电池充电状态指示以及保护和布局等方面的问题，以确保其正常工作和性能稳定。你在使用类似的电池监测IC时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。