Power MOSFET内蔵 1セル用リチウムイオン二次

LC05111CMT
CMOS LSI
Power MOSFET内蔵
1セル用リチウムイオン二次電池保護IC
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概要
LC05111CMTは、パワーMOSFETを内蔵した1セル用のリチウム
イオン二次電池保護用ICである。
過充電、過放電、放電過電流や充電過電流から電池を保護
するために、高精度な検出回路と、検出遅延回路を内蔵し
ている。
バッテリ保護システムはLC05111CMTと僅かな外付け部品に
よって構成することが可能である。
WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag
特長
・充放電用のMOSFETを内蔵 Ta=25C, VCC=4.5V
オン抵抗(充放電時) 11.2m (typ)
・高精度な電圧/電流検出
Ta=25C, VCC=3.7V
過充電検出精度
±25mV
過放電検出精度
±50mV
充電過電流精度
±0.7A
放電過電流精度
±0.7A
・検出/復帰遅延時間(内部固定値)
・充放電過電流検出値はMOSFETの温度特性に応じて補正される。
・0V 充電
:“許可”
・バッテリー充電時の自動復帰
:“許可”
・過充電検出電圧
: 4.0～4.5V (5mV steps)
・過充電復帰ヒステリシス電圧
: 0～0.3V
(100mV steps)
・過放電検出電圧
: 2.2～2.7V (50mV steps)
・過放電検出電圧(自動復帰時)
: 0～0.6V
(200mV steps)
・過放電復帰ヒステリシス電圧
: 0～0.075V (25mVsteps)
・放電過電流検出
: 2.0～8.0A (0.5A steps)
・充電過電流検出
: 8.0～-2.0A (0.5A steps)
用途/最終製品
・リチウムイオンバッテリー保護
ORDERING INFORMATION
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© Semiconductor Components Industries, LLC, 2015
January 2015 - Rev. 2
1
Publication Order Number :
LC05111CMTJP/D
LC05111CMT
最大定格/Ta=25℃
項目
記号
供給電圧
VCC
S1-S2間電圧
VS1-S2
CS端子入力電圧
CS
充放電電流
条件
定格値
unit
0.3～+12.0
V
24.0
V
VCC24
V
BAT-
10.0
A
TST端子入力電圧
TST
0.3～+7.0
V
保存温度
Tstg
55～+125
℃
S1-S2 間電流（DC）
ID
10.0
A
S1-S2 間電流（パルス）
IDP
35
A
動作温度
Topr
40～+85
℃
許容損失
Pd
接合温度
Tj
PAC+とVCC間に抵抗680Ω
VCC=3.7V
パルス幅10s以下、
デューティサイクル1%以下
ガラスエポキシ4層基板
基板サイズ 27.4mm×3.1mm×0.8mm
450
mW
125
℃
注1)
最大定格は、一瞬でも超えてはならない値である。
注2)
絶対最大定格及び動作条件の範囲内で使用しても、高温、高電流、高電圧、または急激な温度変化の下で連続的
にこのICを使用する必要がある場合は、信頼性が低下する可能性がある。そのような場合は、確認のために担当
セールスまでご連絡ください。
最大定格を超えるストレスは、デバイスにダメージを与える危険性があります。これらの定格値を超えた場合は、デバイスの機能性を損ない、ダメージが
生じたり、信頼性に影響を及ぼす危険性があります。
アプリケーション回路例
部品
推奨値
MAX
単位
R1
680
1k

R2
1k
2k

C1
F
0.1
1.0
* これらの値は、上に示した回路の特性を保証するものではない。
詳細
* TST 端子は内部抵抗(100K TYP)で VSS に接続されているが VSS 端子に接続することを推奨する。
* バッテリ電圧が降下する際、1.5V-1.3Vの間で約60Aの電流が流れる。
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2
LC05111CMT
電気的特性/Ta=25℃
項目
記号
条件
min.
typ.
Max
25C
30 to 70C
25C
30 to 70C
25C
30 to 70C
Vov_set -25
Vov_set -30
Vovr_set -40
Vovr_set -70
Vuv_set -50
Vuv_set -80
Vov_set
Vov_set
Vovr_set
Vovr_set
Vuv_set
Vuv_set
Vov_set +25
Vov_set +30
Vovr_set +40
Vovr_set +70
Vuv_set +50
Vuv_set +80
25C
Vuvr_set -100
Vuvr_set
Vuvr_set +100
30 to 70C
Vuvr_set -120
Vuvr_set
Vuvr_set +120
25C
Vuvr2_set 100
Vuvr2_set
Vuvr2_set +100
30 to 70C
Vuvr2_set 120
Vuvr2_set
Vuvr2_set +120
25C
VCC=3.7V
Ioc_set -0.7
Ioc_set
Ioc_set +0.7
30 to 70C
VCC=2.6 to 4.3V
Ioc_set -1.2
Ioc_set
Ioc_set +1.2
25C
VCC=3.7V
(Ioc_set-0.7)
(Ioc_set)
(Ioc_set+0.7)
30 to 70C
VCC=2.6 to 4.3V
(Ioc_set-1.2)
(Ioc_set)
oc_set+1.2)
25C
VCC=3.7V
Ioc2_set*0.8
Ioc2_set
Ioc2_set*1.2
25C
VCC=3.7V
Ioch_set -0.7
Ioch_set
Ioch_set +0.7
30 to 70C
VCC=2.6 to 4.3V
Ioch_set -1.2
Ioch_set
Ioch_set +1.2
25C
VCC=3.7V
Ioch_set -0.7
Ioch_set
Ioch_set +0.7
30 to 70C
VCC=2.6 to 4.3V
Ioch_set -1.2
Ioch_set
Ioch_set +1.2
単位
検出電圧/電流
過充電検出電圧
Vov
R1=680
過充電復帰電圧
Vovr
R1=680
過放電検出電圧
Vuv
R1=680
過放電復帰電圧
Vuvr
R1=680
CS=0V
過放電復帰電圧 2
放電過電流検出電流
放電過電流復帰電流
短絡検出電流
充電過電流検出電流
充電過電流復帰電流
Vuvr2
Ioc
Iocr
Ioc2
Ioch
Iochr
R1=680
CS=open
R2=1k
R2=1k
R2=1k
R2=1k
R2=1k
mV
mV
mV
mV
mV
A
A
A
A
A
入力電圧
0V 充電可能電圧
Vchg
VCC-CS
VCCGND=0V
25C
Icc
通常状態
25C
VCC=3.7V
Istb
スタンバ
イ状態
自動復帰=
イネーブ
ル
25C
VCC=2.0V
1.4
V
6
A
0.95
A
消費電流
動作消費電流
スタンバイ電流
3
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3
LC05111CMT
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項目
記号
条件
min.
typ.
Max
単位
25C
10.4
13
18.2
m
25C
9.6
12
15.6
m
25C
9.2
11.6
15
m
25C
8.8
11.2
14
m
Resistance
内蔵 MOSFET オン抵抗１
Ron1
内蔵 MOSFET オン抵抗 2
Ron2
内蔵 MOSFET オン抵抗 3
Ron3
内蔵 MOSFET オン抵抗 4
Ron4
内蔵プルアップ抵抗
(VCC-CS)
Rcsu
内蔵プルダウン抵抗
(VSS-CS)
Rcsd
VCC=3.1V
I=±2.0A
VCC=3.7V
I=±2.0A
VCC=4.0V
I=±2.0A
VCC=4.5V
I=±2.0A
VCC=Vuv
_set
CS=0V
VCC=3.7V
CS=0.1V
25C
300
k
25C
15
k
検出/復帰遅延時間
過充電検出遅延時間
Tov
過充電復帰遅延時間
Tovr
過放電検出遅延時間
Tuv
過放電検出復帰遅延時間
Tuvr
放電過電流検出遅延時間
Toc1
放電過電流復帰遅延時間
短絡検出遅延時間
充電過電流検出遅延時間
充電過電流復帰遅延時間
Tocr1
Toc2
Toch
Tochr
25C
0.8
1
1.2
30 to 70C
0.6
1
1.5
25C
12.8
16
19.2
30 to 70C
9.6
16
24
25C
16
20
24
30 to 70C
12
20
30
25C
0.9
1.1
1.3
30 to 70C
0.6
1.1
1.5
25C
9.6
12
14.4
30 to 70C
7.2
12
18
25C
3.2
4
4.8
VCC=3.7V
sec
ms
ms
ms
ms
VCC=3.7V
ms
30 to 70C
2.4
4
6
25C
280
400
560
30 to 70C
180
400
800
25C
12.8
16
19.2
30 to 70C
9.6
16
24
25C
3.2
4
4.8
30 to 70C
2.4
4
6
VCC=3.7V
s
VCC=3.7V
ms
VCC=3.7V
ms
製品パラメータは、特別な記述が無い限り、記載されたテスト条件に対する電気的特性で示しています。異なる条件下で製品動作を行った時には、電気的特性で
示している特性を得られない場合があります。
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4
LC05111CMT
セレクションガイド
Device
Vov(V)
Vovr(V)
Vuv(V)
Vuvr(V)
Vuvr2(V)
AWUP
Ioc(A)
Ioch(A)
Ioc2(A)
0Vcharge
LC05111C01MTTTG
4.425
4.225
2.500
2.500
2.900
enable
6.00
4.00
17.5
許可
LC05111C02MTTTG
4.280
4.180
2.700
2.700
2.900
enable
6.00
3.50
21.5
許可
LC05111C03MTTTG
4.425
4.225
2.600
2.600
3.000
enable
6.00
4.00
17.5
許可
LC05111C04MTTTG
4.375
4.175
2.400
2.400
2.800
enable
6.15
6.25
17.5
許可
LC05111C05MTTTG
4.425
4.225
2.300
2.300
2.700
enable
4.00
4.00
17.5
許可
LC05111C06MTTTG
4.425
4.225
2.400
2.400
2.800
enable
6.00
4.00
17.5
許可
LC05111C07MTTTG
4.425
4.225
2.500
2.520
2.900
enable
5.00
5.00
17.5
許可
LC05111C08MTTTG
4.430
4.430
2.400
2.450
2.800
enable
5.00
5.00
17.5
許可
LC05111C09MTTTG
4.400
4.200
2.400
2.400
3.000
enable
6.00
4.00
17.5
許可
LC05111C10MTTTG
4.280
4.080
2.600
2.600
3.000
enable
6.00
4.00
17.5
許可
LC05111C11MTTTG
4.310
4.110
2.500
2.500
2.900
enable
2.00
2.00
17.5
許可
LC05111C12MTTTG
4.450
4.450
2.600
2.600
3.000
enable
4.0
3.0
15.0
許可
Pdmax-Ta graph
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5
LC05111CMT
推奨基板レイアウト
基板回路図
基板サイズ
L=27.4mm W=3.1 mm H=0.8mm glass-epoxy 4layers
All layer
27.4mm
3.1mm
Top layer
2nd layer
3rd layer
4th layer
PACK+
PACK-
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6
LC05111CMT
注意
 直接 S1 のピンに VSS 線を接続すること。
 直接 S2 のピンに R2 の抵抗を接続すること。
これらを行うことにより、過電流の検出を精度よく行うことが可能である。これは、S1 と S2 を流れる電流
に起因する配線インピーダンスの影響を取り除くことができる。回路図の赤線は非常に重要なラインである。
Zoom


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7
LC05111CMT
外形図
unit : mm
WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag
CASE 511BZ
ISSUE A
6
5 4
PIN ONE
REFERENCE
2X
0.10 C
2X
0.10 C
DIM
A
A3
b
b2
D
D2
D3
D4
E
E1
E2
E3
e
L
L2
L3
E1 E
1
2 3
TOP VIEW
A
0.10 C
8X
NOTES:
1. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER
ASME Y14.5M, 1994.
2. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETERS.
3. PROFILE TOLERANCE APPLIES TO THE
EXPOSED PADS AS WELL AS THE LEADS.
A B
D
0.05 C
A3
SIDE VIEW
NOTE 3
C
SEATING
PLANE
GENERIC
MARKING DIAGRAM*
D2
4X
4X
L3
1
3
L2
b2
4X
E3
6X
XXXXX
XXXXX
AYWW
D4
D3
XXXXX
A
Y
WW
= Specific Device Code
= Assembly Location
= Year
= Work Week
= Pb−Free Package
(Note: Microdot may be in either location)
E2
6
L
4
6X
e
BOTTOM VIEW
MILLIMETERS
MIN
MAX
−−−
0.80
0.10
0.25
0.25
0.40
0.15
0.30
2.60 BSC
2.075
2.375
1.20
1.50
0.40
0.70
4.00 BSC
3.80 REF
2.95
3.05
2.55
2.25
0.65 BSC
0.32
0.12
−−−
0.10
−−−
0.55
b
0.10
M
C A B
0.05
M
C
RECOMMENDED
SOLDERING FOOTPRINT*
2.29
0.53
0.27
6X
0.40
2.50
4.20
PACKAGE
OUTLINE
1
0.65
PITCH
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8
6X
0.40
DIMENSION: MILLIMETERS
LC05111CMT
ピン配置図
Pin
No.
記号
1
S2
パック(－)電圧入力ピン
2
CS
パック(－)電圧入力ピン
3
TST
パッケージトリミング入力端子
4
VSS
負電源入力端子
5
VCC
正電源入力端子
6
S1
負電源入力端子
7
Drain
FET のドレイン
Exposed pad
8
Sub
コントローラ IC の裏面(VSS)
Exposed pad
ピン機能
詳細
内部で 100kの抵抗で VSS にプルダウン
TST
ブロック図
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9
LC05111CMT
動作説明
(1) 通常状態
・ LC05111CMT はセル電圧(VCC)や S2-S1 間の電流によって充放電を制御する。セルの電圧が過放電検出
電圧（Vuv）から過充電検出電圧(Vov)、S2-S1 間の電流が充電過電流検出電流(Ioch)から放電過電流
検出電流(Ioc)内では内部のパワーMOSFET の充電用スイッチ、放電用スイッチは常にオンしている。
これが通常状態で、充放電が可能である。
(2) 過充電状態
・もし、セル電圧が過充電検出電圧(Vov)に等しいかそれを超えた電圧が過充電検出遅延時間以上続い
た場合は、充電用スイッチの内部のパワーMOSFET はターンオフになる。
これが、過充電検出状態である。
・以下に示す 2 つの条件を全てみたしたとき過充電から復帰することが可能である。
a. 充電器が IC から取り外されたとき。
b. セル電圧が負荷を介して放電し、過充電復帰電圧（Vovr）以下の状態が過充電復帰遅延時間
(Tovr)以上続いた場合。
その結果、充電用スイッチの内部パワーMOS FET がオンになり、通常状態が再開される。
・過充電検出時は充電用スイッチのボディダイオード経由で放電するため、放電過電流検出は CS 端子
が放電過電流検電流 2(Ioc2)を超えた場合のみ動作する。
つまり、CS 端子が放電過電流検出電流 2(Ioc2)以上となり、その状態が放電過電流遅延時間 2(Toc2)
以上継続した場合、放電用スイッチをオフし放電を停止させる。(短絡検出状態)
短絡を検出すると、 CS ピンは内部抵抗 Rcsd によって VSS にプルダウンされる。
過充電検出時の短絡検出状態からの復帰は以下に示す 2 つの条件が満たされたときである。
a. 負荷が IC から取り外された場合。
b. IC 内部抵抗 Rcsd によって CS 端子電圧が低下し、放電過電流検出電流 2(Ioc2)以下となった場合。
その結果、内部の放電用スイッチの内部パワーMOSFET がターンオンし、過充電検出状態が再開する。
(3) 過放電状態
・セル電圧が過放電検出電圧(VUV)よりも低い状態が過放電検出遅延時間(Tuv)以上続いた場合は、内部
の放電スイッチ用のパワーMOSFET がオフになっているので、放電が遮断される。
これが過放電状態である。
過放電検出した後、CS ピンは、内部抵抗 Rcsu で VCC にプルアップされ、内部回路のバイアスが遮断
される。 (スタンバイモード)
スタンバイモードでの動作電流は 0.95A 以下となる。
・スタンバイモードからの復帰は、次の 2 つの条件のどちらかが満たされ、内部回路がバイアスされる
ことによって復帰する。
a. 充電器が接続される。
b. 充電器なしで VCC レベルが過放電復帰電圧 2(Vuvr2)以上に上昇するとき。(自動復帰機能)
・充電が継続され電池電圧(VCC)が過放電解除電圧(Vuvr)以上となり、その状態が過放電解除遅延時間
(Tuvr)継続した場合、放電用スイッチをオンし通常状態に復帰する。
・過放電検出時は、充電過電流検出は機能しない。充電により電池電圧(VCC)が過放電復帰電圧(Vuvr)
まで上昇し過放電検出状態から復帰すると充電過電流検出は機能しない。
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10
LC05111CMT
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(4) 放電過電流検出状態 1
・もし、CS ピンの電圧が放電過電流検出電流(Ioc)に等しいかそれ以上の電流が放電過電流検出遅延時
間(Toc1)以上続いた場合は、放電用スイッチである内部のパワーMOSFET がターンオフし、放電電流を
遮断する。
これが、放電過電流検出状態 1 である。
放電過電流検出 1 では、CS ピンは、内部抵抗 RCSD で VSS にプルダウンされる。
・放電過電流からの復帰は以下に示す 2 つの状態が満たされたときに復帰する。
a. 負荷が IC から取り除かれた状態。
b. IC 内部抵抗 Rcsd により CS 端子電圧が低下し、放電過電流復帰電流(Iocr1)以下となった後、そ
の状態が放電過電流復帰遅延時間 1(Tocr1)継続した場合、放電用スイッチをオンし通常状態に
復帰する。
その結果、放電用スイッチの内部のパワーMOSFET がターンオンし通常状態に復帰する。
(5) 放電過電流検出状態 2 (短絡検出)
・もし、CS ピンの電圧が放電過電流検出電流(Ioc2)に等しいかそれ以上の電流が放電過電流検出遅延時
間(Toc2)以上続いた場合は、放電用スイッチである内部のパワーMOSFET がターンオフし、放電電流を
遮断する。
これが、短絡検出状態である。
・短絡検出状態では、CS ピンは、内部抵抗 RCSD により Vss にプルダウンされます。
短絡状態からの復帰は以下に示す 2 つの状態が満たされたときに復帰する。
a. 負荷が IC から取り除かれた状態。
b. IC 内部抵抗 Rcsd により CS 端子電圧が低下し、放電過電流復帰電流(Iocr1)以下となった後、そ
の状態が放電過電流復帰遅延時間 1(Tocr1)継続した場合、放電用スイッチをオンし通常状態に
復帰する。
その結果、放電用スイッチの内部のパワーMOSFET がターンオンし通常状態に復帰する。
(6)充電過電流検出状態
・もし、CS ピンの電圧が放電過電流検出電流(Ioch)に等しいかそれ以上の電流が充電過電流検出遅延時
間(Toch)以上続いた場合は、充電用スイッチである内部のパワーMOSFET がターンオフし、充電電流を
遮断する。
これが、充電過電流検出状態である。
・充電過電流からの復帰は以下に示す 2 つの状態が満たされたときに復帰する。
a.充電器が IC から外され、負荷が接続されることによって CS ピンが上昇する。
b.CS ピン電圧が充電過電流復帰電流(Iochr)よりも高い状態が充電過電流復帰遅延時間(Tocrh)以上続
いた場合。
その結果、充電用スイッチの内部のパワーMOSFET がターンオンし通常状態に復帰する。
* 充電器が外された後、IC 内部の電流は、CS と S2 端子を介して流出する。それは充電スイッチの FET
の寄生ダイオードを通って流れます。このため、CS 端子電圧は充電過電流復帰電流（Iochr）よりも
上昇します。したがって、CS 端子電圧は充電過電流検出からの復帰のために必要不可欠な条件ではな
い。
(7) 0V 充電可能
・接続した電池電圧が、自己放電により0 Vになった状態から充電を可能とする機能である。
0 V充電可能電圧 (Vchg) 以上の電圧の充電器をPAC+端子とPAC−端子間に接続すると、充電制御用FET
のゲートをVCC端子電圧に固定する。充電器電圧によって充電制御用FETのゲートソース間電圧がしき
い値電圧以上になると、充電制御用FETがオンし充電が開始される。このとき放電制御用FETはオフし
ており､充電電流は放電制御用FETの内部寄生となり、ダイオードを通って流れる。電池電圧がVuvr以上に
なると通常状態になる。
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(参考訳)
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