時科 DW0* 系列单节锂电池保护IC技术特点及应用分析
关键词: 時科SHIKUES DW01 锂电池保护IC 单节锂电
一、時科 DW0* 系列单节锂电池保护IC是什么?
時科 SHIKUES DW0* 系列是面向单节锂离子/锂聚合物充电电池保护应用的电池保护IC,主要产品包括DW01和DW01B。
对于单节锂电池应用,保护IC需要对电芯电压、放电电流以及充电状态进行检测,并在出现异常状态时控制外部MOSFET动作。DW0*系列将多种保护检测功能集成于芯片内部,覆盖过充、过放、过流和短路等保护项目。
其中:
DW01明确定位于单节锂电池保护电路;
DW01B适用于锂离子/锂聚合物可充电电池包;
两款产品均采用SOT23-6封装;
两款产品均提供过充、过放、过流和短路保护功能;
DW01支持0V充电功能,DW01B提供0V电池充电功能可选配置。
因此,DW0*系列的产品定位可以概括为:针对单节锂电池充放电过程中的异常状态进行检测与保护的保护IC。

二、DW0* 系列技术特点解析
1. 多重保护检测与控制
DW0*系列针对单节锂电池应用集成多种保护检测功能,通过不同检测阈值及延时时间,对不同异常工况进行处理。
过充保护
当锂电池持续充电、电芯电压达到设定阈值后,芯片通过内部高精度电压检测及延时电路进行判断,并控制充电MOSFET关闭。
DW01和DW01B的典型过充参数分别为:
| 参数 | DW01 | DW01B |
|---|---|---|
| 典型过充检测电压 | 4.28V | 4.30V |
| 典型过充释放电压 | 4.08V | 4.10V |
| 过充检测精度 | ±50mV | ±50mV |
DW01同时提供过充锁定及相应恢复机制。
过放保护
当电池电压下降至设定范围后,保护IC可以关闭对应的放电MOSFET;满足恢复条件后,再进入正常工作状态。
DW01与DW01B的典型过放参数相同:
典型过放检测电压:2.4V
典型过放释放电压:3.0V
其中,DW01还具备过放自恢复功能。
过流保护
DW0*系列通过电流检测端实时判断放电电流状态。当检测值超过设定范围并达到规定延时时间后,芯片控制放电MOSFET关闭,从而切断异常放电通路。
典型过流检测参数为:
DW01:0.16V
DW01B:0.14V
DW01B典型过流检测延时时间为10ms。
短路保护
短路状态下,保护IC需要对异常状态进行检测。DW0*系列针对短路状态设置独立的检测阈值和延时时间。
DW01典型短路检测电压:1.3V
DW01B典型短路检测电压:1.2V
DW01B典型短路检测延时时间:约50μs
因此,DW0*系列针对过充、过放、过流及短路分别设置相应的检测和控制机制。

2. 低功耗设计
对于电池供电产品,保护IC本身的工作电流也是系统功耗的一部分。
DW01在VDD=3.9V条件下,典型工作电流约为4μA。
DW01B在VDD=3.5V、VM=0V条件下,典型工作电流约为2.4μA,最大工作电流为6μA;其Green待机模式电流最大为0.1μA。
从产品参数来看,DW01B进一步提供了较低的典型工作电流以及Green待机模式。

3. 0V电池充电功能
针对电芯深度放电后的充电需求:
DW01支持0V充电功能;
DW01B提供0V电池充电功能可选配置。
该功能使两款产品在具体终端设计中可以根据不同需求进行方案选择。
4. SOT23-6小型封装
DW01和DW01B均采用SOT23-6小型封装,用于单节锂电池保护设计。
DW01的工作温度范围为:
-40℃~+85℃
DW01采用SOT23-6封装,卷带包装规格为:
3000pcs/reel
小型封装以及较少的外围器件可以使终端设计更加灵活。

5. DW01B的VM、CO耐压及工作电压设计
DW01B的VM、CO相关端口具有更高的耐压设计。
根据资料,DW01B的:
VM输入绝对最大范围可达到相对VDD -28V
CO输出绝对最大范围可达到相对VDD -28V
工作电压规格有所扩展
同时,DW01B还具备更低的典型工作功耗及Green待机模式。
三、DW01与DW01B参数对比
虽然DW01和DW01B均属于单节锂电池保护方案,但两款产品在部分保护参数、功耗以及0V充电配置方面存在区别。
| 对比项目 | DW01 | DW01B |
|---|---|---|
| 典型过充检测 | 4.28V | 4.30V |
| 典型过充释放 | 4.08V | 4.10V |
| 典型过放检测 | 2.40V | 2.40V |
| 典型过放释放 | 3.00V | 3.00V |
| 典型过流检测 | 0.16V | 0.14V |
| 典型短路检测 | 1.30V | 1.20V |
| 典型工作电流 | 4.0μA | 2.4μA |
| 0V充电 | 支持 | 可选 |
| 封装 | SOT23-6 | SOT23-6 |
| 工作温度 | -40~85℃ | -40~85℃ |
在实际选型中,可以结合电池规格、MOSFET方案、充电器条件、功耗要求以及整机保护策略进行确定。

四、DW0* 系列典型应用电路
DW0*系列采用保护IC+双MOSFET架构。
芯片持续监测电芯电压及电流状态,并通过充电、放电控制端分别驱动外部MOSFET,实现充放电路径管理。
以DW01B推荐应用为例,外围主要包括:
| 器件 | 功能 |
|---|---|
| R1 | 限流及噪声滤波 |
| R2 | 限流及ESD保护 |
| C1 | 电源噪声滤波 |
| M1 | 放电控制N-MOSFET |
| M2 | 充电控制N-MOSFET |
其中,R1、R2及C1应按照推荐范围进行匹配,以保证检测精度、抗干扰能力以及充电浪涌抑制效果。
这种保护IC与双MOSFET组成的架构,用于实现单节锂电池的充放电路径管理。

五、DW0* 系列应用领域
根据资料,DW0*系列面向单节锂离子/锂聚合物充电电池保护应用,可结合具体系统设计应用于以下终端:
TWS耳机
蓝牙设备
智能穿戴
小型数码产品
便携式电子设备
小型锂电池包
其他单节锂电池供电终端
这些应用均属于资料明确提及的单节锂电池应用方向。
对于上述终端,DW0*系列通过过充、过放、过流和短路检测,对电池充放电过程中的异常状态进行保护;同时通过低功耗设计和SOT23-6封装满足资料所述的功耗及PCB空间需求。

六、DW0* 系列产品价值分析
从工程设计角度看,DW0*系列的产品价值主要体现在三个方面。
1. 集成多种电池保护功能
DW0*系列将过充、过放、过流和短路检测集成于保护IC内部,并通过外部MOSFET完成充放电路径控制。
这种架构可以针对不同异常状态采用对应的检测阈值和延时时间。
2. 兼顾保护功能与低功耗需求
DW01提供约4μA的典型工作电流;DW01B典型工作电流约2.4μA,并提供最大0.1μA的Green待机模式电流。
对于资料中涉及的便携式及小型电池应用,保护IC本身的功耗也是设计时需要考虑的参数。

3. 小型封装与典型外围架构
DW01和DW01B均采用SOT23-6封装,并采用保护IC+双MOSFET架构。
DW01B推荐应用外围包括R1、R2、C1以及M1、M2,可分别承担限流、噪声滤波、ESD保护、电源滤波以及充放电MOSFET控制相关功能。
七、总结
時科 SHIKUES DW0*系列包括DW01和DW01B,是面向单节锂离子/锂聚合物充电电池保护应用的保护IC。
产品集成过充、过放、过流及短路检测,并结合内部电压检测与延时电路控制外部MOSFET。DW01支持0V充电及过放自恢复;DW01B提供0V充电可选配置,并具备较低的典型工作电流、Green待机模式以及VM、CO相关端口更高的耐压设计。
两款产品均采用SOT23-6封装,可结合单节锂电池应用设计,用于TWS耳机、蓝牙设备、智能穿戴、小型数码产品、便携式电子设备及小型锂电池包等终端。
在具体选型过程中,可根据电池规格、MOSFET方案、充电器条件、功耗要求以及整机保护策略,在DW01与DW01B之间进行选择。
常见问题FAQ
Q:時科 DW0* 系列是什么?
A:時科 SHIKUES DW0*系列是面向单节锂离子/锂聚合物充电电池保护应用的保护IC,包括DW01和DW01B。
Q:DW0*系列有哪些保护功能?
A:DW0*系列集成过充、过放、过流和短路检测功能,并通过检测阈值和延时控制外部MOSFET,实现相应保护。
Q:DW01和DW01B有什么区别?
A:两款产品的典型过充检测、过充释放、过流检测、短路检测和典型工作电流等参数存在差异。DW01支持0V充电,DW01B提供0V电池充电功能可选配置,并具备Green待机模式及VM、CO相关端口更高的耐压设计。
Q:DW01和DW01B采用什么封装?
A:DW01和DW01B均采用SOT23-6封装。
Q:DW0*系列可以应用在哪些产品?
A:应用包括TWS耳机、蓝牙设备、智能穿戴、小型数码产品、便携式电子设备、小型锂电池包及其他单节锂电池供电终端。