器件类别:半导体    电源管理IC    监控电路   
厂商名称:Maxim Integrated


Supervisory Circuits


Product AttributeAttribute Value
Maxim Integrated
Product Category:
Supervisory Circuits
Voltage Supervisory
Mounting Style:
封装 / 箱体:
Package / Case:
Threshold Voltage:
900 mV to 1.5 V
Number of Inputs Monitored:
1 Input
Output Type:
Active High, Active Low, Push-Pull
Manual Reset:
Manual Reset
Watchdog Timers:
No Watchdog
Battery Backup Switching:No Backup
Reset Delay Time:0.15 ms
Supply Voltage - Max:
1.8 V
Maximum Operating Temperature:
+ 85 C
Minimum Operating Temperature:
- 40 C
1.1 mm
2.9 mm
1.63 mm
Maxim Integrated
Overvoltage Threshold:
1.425 V
Undervoltage Threshold:
1.35 V
Chip Enable Signals:No Chip Enable
Operating Supply Current:
8.1 uA
Pd - Power Dissipation:
571 mW
Power Fail Detection:No
Supply Voltage - Min:
0.75 V
Part # Aliases:
Unit Weight:
0.001058 oz


19-2278; Rev 0; 4/02

                         Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

                         General Description                                                                Features  MAX1894/MAX1924

The MAX1894/MAX1924 are lithium-ion/lithium-polymer            o  Protect Against Cell Overvoltage

(Li+) battery-pack protector ICs for 3- or 4-series Li+ bat-         Factory Programmable Limits from 4V to 4.4V

tery packs. The MAX1894/MAX1924 enhance the useful                   Accurate to ±0.5%

operating life of Li+ batteries by monitoring individual cell

voltages and preventing over/undervoltage conditions.          o  Protect Against Cell Undervoltage

The MAX1894/MAX1924 also protect the battery pack                    Factory Programmable Limits from 2V to 3.2V

against charge current, discharge current, and pack-                 Accurate to ±2.0%

short fault conditions.                                        o  Protect Against Charge, Discharge, and Pack-

In case of a fault condition, on-board drivers control            Short Current Faults

external P-channel MOSFETs, which disconnect the cells         o  Automatically Trickle Charges Deeply Discharged

from the pack external terminals. The external protection         Cells

MOSFETs are connected in a common-source configura-

tion that does not require external pullup resistors. The      o  Fully Integrated MOSFET Drivers Do Not Require

MAX1894/MAX1924 use only one current-sense resistor               Pullup Resistors

to achieve the protection features. All protection thresh-     o  0.8µA (typ) Shutdown Supply Current Prevents

olds and delays do not require any external components

and are trimmed at the factory.                                   Deep Discharge of Cells

If any cell voltage drops below the undervoltage thresh-       o  30µA (typ) Operating Supply Current

old, the MAX1894/MAX1924 disconnect the pack from              o  28V (max) Input Voltage

the load and power down to prevent deep discharge of           o  Available in Small 16-Pin QSOP Package

the pack. The MAX1894/MAX1924 offer a trickle-charge

feature, which provides a low-current path to safely                                       Pin Configuration

charge a deeply discharged pack. The MAX1894/

MAX1924 also have two logic-level inputs, which can be

used by a microcontroller to disable the protection                   TOP VIEW

MOSFETs and to put the device in shutdown. The                                  B4P  1           16    SRC

MAX1894/MAX1924 have low quiescent current (30µA                                VCC  2           15    DSO

typ) and ultra-low shutdown current (0.8µA typ) to pre-

vent deep-cell discharge.                                                       B3P  3           14    CGO

The MAX1894X is designed for 4-series battery packs,                            IC3  4           13    TKO

                                                                                B2P  5  MAX1894  12    SHDN

without hysteresis on the protection thresholds. The                                    MAX1924

MAX1924V and MAX1924X include hysteresis for the 3-                             IC2  6           11    CTL

and 4-series packs, respectively.                                               B1P  7           10    PKN

                                   Applications                                 IC1  8              9  BN

3- or 4-Series Li+ Battery Packs                                                        QSOP

                                                                                        Ordering Information

PART                     TEMP RANGE      PIN-PACKAGE           CELLS     OVERVOLTAGE             OVERVOLTAGE

                                                                                           THRESHOLD HYSTERESIS

MAX1894XEEE              -40°C to +85°C  16 QSOP                  4             4.25V*                      No

MAX1924VEEE              -40°C to +85°C  16 QSOP                  3             4.35V*                     Yes

MAX1924XEEE              -40°C to +85°C  16 QSOP                  4             4.35V*                     Yes

*Contact factory for alternative threshold voltages.

Typical Applications Circuits appear at end of data sheet.

                      ________________________________________________________________ Maxim Integrated Products   1

For pricing, delivery, and ordering information, please contact Maxim/Dallas Direct! at

1-888-629-4642, or visit Maxim’s website at
                 Advanced Li+ Battery-Pack Protectors


                 SRC, IC2, IC3, VCC to BN.......................................-0.3V to +28V              PKN to BN ...................................................................-2V to +2V

                 IC1 to BN ..................................................................-0.3V to +6V  ESD Protection on All Pins ...............................................±2000V

                 DSO, TKO, CGO to BN.............................-0.3V to (VSRC + 0.3V)                    Continuous Power Dissipation (TA = +70°C)

                 B4P to B3P ...............................................................-0.3V to +6V    16-Pin QSOP (derate 8.3mW/°C above +70°C)...........667mW

                 B3P to B2P ...............................................................-0.3V to +6V    Operating Temperature Range ...........................-40°C to +85°C

                 B2P to B1P ...............................................................-0.3V to +6V    Junction Temperature ......................................................+150°C

                 B1P to BN .................................................................-0.3V to +6V   Storage Temperature Range .............................-65°C to +150°C

                 CTL, SHDN to PKN...................................................-0.3V to +6V           Lead Temperature (soldering, 10s) .................................+300°C

                 Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional

                 operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to

                 absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.


                 (VSRC = VB4P + 0.1V, each battery cell voltage (VCELL) = 3.6V, VCTL = VSHDN = VPKN, TA                =  0°C to +85°C, unless otherwise noted.

                 Typical values are at TA = +25°C.)

                            PARAMETER                SYMBOL                                                CONDITIONS     MIN    TYP                  MAX    UNITS

                 SRC Input Current                             VSRC - VB_P = 1V                                                  20                   40                        µA

                 Supply Current (Note 1)             ISUP      No faults                                                         30                   45                        µA

                 Shutdown Supply Current             ISHDN     Undervoltage without charge source                                0.8                  2                         µA

                 Top Cell Sampling Current                     VCELL = 3.6V                                                      60                                             µA

                 (Note 2)

                 Intermediate Cell Input Bias                  VCELL = 3.6V                                                      500                                            pA

                 Current (Note 3)

                 VCC Undervoltage Lockout                      Rising edge, hysteresis = 1% falling edge                         4.5                                            V


                 Charge-Mode Detection                         VSRC - VB4P                                                25                          100                       mV


                 Overvoltage Threshold (Note 4)      VOV_TH    MAX1894X cell voltage rising                               4.225  4.250                4.275                     V

                                                               MAX1924X, MAX1924V cell voltage rising                     4.325  4.350                4.375

                 Overvoltage Threshold               VOV_HYT   MAX1924X, MAX1924V cell voltage falling                           200                                            mV


                 Undervoltage Threshold (Note 4)     VUV_TH    Cell voltage falling                                       2.260  2.300                2.340                     V

                 PKN to BN Discharge Current         VOD_TH                                                               130    145                  160                       mV

                 Fault Threshold

                 PKN to BN Charge Current            VOC_TH                                                               -120   -100                 -80                       mV

                 Fault Threshold

                 PKN to BN Discharge Current

                 Fault Threshold, Pack-Short         VPS_TH                                                               385    405                  425                       mV


                 Discharge or Charge Current

                 Fault to DSO, CGO, TKO              tI-DELAY                                                             2.5    3                    3.5                       ms

                 Transition Delay Time

                 Discharge Current Fault to DSO

                 Transition Time Delay for Pack-     tP-DELAY                                                             400    450                  500                       µs

                 Short Condition

                 2  _______________________________________________________________________________________
                         Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)                                                                                                 MAX1894/MAX1924

(VSRC = VB4P + 0.1V, each battery cell voltage (VCELL) = 3.6V, VCTL = VSHDN =  VPKN,  TA  =  0°C to +85°C, unless otherwise noted.

Typical values are at TA = +25°C.)

          PARAMETER                 SYMBOL                  CONDITIONS                       MIN  TYP   MAX   UNITS

Charge-Voltage Comparator

Threshold for Resetting                       VSRC - VB4P                                    25         100   mV

Discharge-Current Fault Latch

Discharge-Voltage Comparator

Threshold for Resetting Charge-               VB4P - VSRC                                    25         100   mV

Current Fault Latch

DSO, CGO, and TKO Sink                        VSRC = 12V, VPIN = 5V (Note 5)                 100  200         µA


DSO, CGO, and TKO                             VSRC = 12V, VPIN = 10V                         3.5  5           mA

Source Current                                VCTL = 3V (Note 5)

Under/Overvoltage to DSO,           tV-DELAY                                                 270  320   370   ms

CGO, TKO Transition Delay

SHDN, CTL Input High (Note 6)                 Rising edge                                    2.4              V

SHDN, CTL Input Low (Note 6)                  Falling edge                                              1.2   V

SHDN, CTL Input Leakage                       PKN = BN                                                  1     µA


SHDN, CTL Delay to Output                                                                         50          ns


DSO, CGO, TKO Output High                     VB_P = 4V, VCTL = 3V                                -0.1        V

(Note 7)

DSO, CGO, TKO Output Low                      VB_P = 4V                                           -14         V

(Note 7)

                     _______________________________________________________________________________________                        3
                 Advanced Li+ Battery-Pack Protectors


                 (VSRC = VB4P + 0.1V, each battery cell voltage (VCELL) = 3.6V, VCTL = VSHDN = VPKN, TA = -40°C to +85°C, unless otherwise noted.)

                            PARAMETER               SYMBOL                       CONDITIONS                           MIN   TYP       MAX   UNITS

                 SRC Input Current                                 VSRC - VB_P = 1V                                                   40            µA

                 Supply Current (Note 1)            ISUP           No faults                                                          50            µA

                 Shutdown Supply Current            ISHDN          Undervoltage without charge source                                 2             µA

                 Charge-Mode Detection                             VSRC - VB4P                                        25              100           mV


                 Overvoltage Threshold (Note 4)     VOV_TH         MAX1894X cell voltage rising                       4.21            4.29          V

                                                                   MAX1924X, MAX1924V cell voltage rising             4.32            4.38

                 Undervoltage Threshold (Note 4)    VUV_TH         Cell voltage falling                               2.24            2.36          V

                 PKN to BN Discharge-Current        VOD_TH                                                            120             170           mV

                 Fault Threshold

                 PKN to BN Charge-Current           VOC_TH                                                            -130            -70           mV

                 Fault Threshold

                 PKN to BN Discharge-Current

                 Fault Threshold, Pack Short        VPS_TH                                                            345             465           mV


                 Discharge- or Charge-Current

                 Fault to DSO, CGO, TKO             tI-DELAY                                                          2               4             ms

                 Transition Delay Time

                 Discharge-Current Fault to DSO

                 Transition Time Delay for Pack     tP-DELAY                                                          370             480           µs

                 Short Condition

                 Charge-Voltage Comparator

                 Threshold for Resetting                           VSRC - VB4P                                        25              100           mV

                 Discharge-Current Fault Latch

                 Discharge-Voltage Comparator

                 Threshold for Resetting Charge-                   VB4P - VSRC                                        25              100           mV

                 Current Fault Latch

                 DSO, CGO, and TKO Sink                            VSRC = 12V, VPIN =    5V (Note     5)              100                           µA


                 DSO, CGO, and TKO                                 VSRC = 12V, VPIN =    10V                          3.5                           mA

                 Source Current                                    VCTL = 3V (Note 5)

                 Under/Overvoltage to DSO,          tV-DELAY                                                          270             370           ms

                 CGO, TKO Transition Delay

                 SHDN, CTL Input High (Note 6)                     Rising edge                                        2.4                           V

                 SHDN, CTL Input Low (Note 6)                      Falling edge                                                       1.2           V

                 Note  1:  Average current from the top of the battery pack. Measured at VCC.

                 Note  2:  Typical supply current for the top cell during the 0.5ms sampling period.

                 Note  3:  Input bias current for this measurement is valid when all cell voltages are equal and the  measurement     is made over a time

                           greater than 3 seconds.

                 Note  4:  Each cell voltage is sampled individually and a differential measurement is made (VB4P     - VB3P, VB3P -  VB2P, VB2P - VB1P,

                           and VB1P - BN).

                 Note  5:  VPIN represents VDSO, VCGO, or VTKO.

                 Note  6:  Inputs to SHDN and CTL pins are referred to PKN.

                 Note  7:  Measurements are with respect to VSRC.

                 4  _______________________________________________________________________________________
                                          Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

                                                                                                                                        Typical Operating Characteristics                                                                                          MAX1894/MAX1924

(TA = +25°C, unless otherwise noted.)

                                 SHUTDOWN SUPPLY CURRENT                                                                            SUPPLY CURRENT                                                              UNDERVOLTAGE THRESHOLD

                                      vs. TEMPERATURE                                                                               vs. TEMPERATURE                                                                  vs. TEMPERATURE

                     1.2                                          MAX1894 toc01                                      50                                        MAX1894 toc02                        2.310                                           MAX1894 toc03

                                                                                                                                        4-SERIES BATTERY PACK



SUPPLY CURRENT (µA)  1.0                                                                        SUPPLY CURRENT (µA)                                                                                 2.305

                                          4-SERIES BATTERY PACK                                                                                                                   CELL VOLTAGE (V)                           B1P

                     0.9                                                                                             30


                     0.8                                                                                                                                                                            2.300                              B4P

                     0.7                                                                                             20


                     0.6                                                                                             10                                                                             2.295


                     0.4                                                                                             0                                                                              2.290

                          -40    -15  10  35            60        85                                                      -40  -15  10  35            60       85                                          -40  -15  10  35                 60  85

                                      TEMPERATURE (°C)                                                                              TEMPERATURE (°C)                                                                 TEMPERATURE (°C)

                                 OVERVOLTAGE THRESHOLD                                                                         CHARGE-CURRENT FAULT                                                        CHARGE-CURRENT FAULT RECOVERY

                                      vs. TEMPERATURE                                                                          THRESHOLD vs. TEMPERATURE                                                        THRESHOLD vs. TEMPERATURE

                     4.360                                                       MAX1894 toc04                       130                                       MAX1894 toc05                        100                                         MAX1894 toc06

                                                        MAX1924X                                                                                                                                    90


                     4.355                              B1P                                                                                                                                         80

CELL VOLTAGE (V)                                                                                VBN - VPKN (mV)      110                                                          VB4P - VSRC (mV)  70


                     4.350                                                                                           100                                                                            60

                                              B4P                                                                                                                                                   50

                                                        B2P                                                          90

                     4.345                                                                                                                                                                          40

                                                                                                                     80                                                                             30

                     4.340                                                                                           70                                                                             20

                            -40  -15  10  35                 60   85                                                      -40  -15  10  35            60       85                                          -40  -15  10  35                 60  85

                                      TEMPERATURE (°C)                                                                              TEMPERATURE (°C)                                                                 TEMPERATURE (°C)

                            DISCHARGE-CURRENT FAULT THRESHOLD                                                             DISCHARGE-CURRENT FAULT RECOVERY                                                      PACK-SHORT CURRENT FAULT

                                      vs. TEMPERATURE                                                                          THRESHOLD vs. TEMPERATURE                                                        THRESHOLD vs. TEMPERATURE

                     155                                              MAX1894 toc07                                  100                                           MAX1894 toc08                    415                                         MAX1894 toc09


                     150                                                                                             80                                                                             410

VPKN - VBN (mV)                                                                                 VB4P - VSRC (mV)     70                                                           VPKN - VBN (mV)

                     145                                                                                             60                                                                             405


                     140                                                                                             40                                                                             400


                     135                                                                                             20                                                                             395

                            -40  -15  10  35            60        85                                                      -40  -15  10  35            60       85                                          -40  -15  10  35                 60  85

                                      TEMPERATURE (°C)                                                                              TEMPERATURE (°C)                                                                 TEMPERATURE (°C)

                                          _______________________________________________________________________________________                                                                                                               5
                 Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

MAX1894/MAX1924                                                          Typical Operating Characteristics (continued)

                 (TA = +25°C, unless otherwise noted.)

                    DISCHARGE-CURRENT  FAULT  TIMING                     CHARGE-CURRENT FAULT  TIMING                     PACK-SHORT  CURRENT    FAULT  TIMING

                                              MAX1894 toc10                                    MAX1894 toc11                                            MAX1894 toc12

                                                             VPKN - VBN                                       0                                                        VPKN - VBN

                                                             100mV/div                                                                                                 200mV/div

                                                                                                              VPKN - VBN


                                                             0                                                                                                         0

                                                             DSO                                              CGO                                                      DSO

                                                             5V/div                                           5V/div                                                   5V/div

                                                             0                                                0                                                        0

                         1ms/div                                             1ms/div                                                  100µs/div

                                                                                                                                      Pin Description

                    PIN  NAME                                                                  FUNCTION

                    1    B4P                  Cell 4 Positive Connection. Short B4P to B3P for MAX1924V.

                    2    VCC                  Supply Input. Connect this pin to the top of the battery pack through a diode and a capacitor

                                              (see the Typical Application Circuit).

                    3    B3P                  Cell 3 Positive Connection

                    4    IC3                  Internal Connection. Float this pin.

                    5    B2P                  Cell 2 Positive Connection

                    6    IC2                  Internal Connection. Float this pin.

                    7    B1P                  Cell 1 Positive Connection

                    8    IC1                  Internal Connection. Float this pin.

                    9    BN                   Battery Negative. Connection for the cell 1 negative terminal and the top of the current-sense

                                              resistor RSENSE. BN is also chip ground.

                    10   PKN                  Pack Negative. The sense resistor (RSENSE) is connected between BN and PKN.

                    11   CTL                  Control Input. Drive CTL low for normal operation. Drive CTL high to turn off the three external

                                              protection MOSFETs.

                    12   SHDN                 Shutdown. Drive SHDN low for normal operation. Drive SHDN high to put the device into shutdown

                                              if no charger is present.

                    13   TKO                  Trickle-Charge Driver Output. TKO drives the gate of an external P-channel trickle-charge MOSFET

                                              low (on) in normal operation.

                    14   CGO                  Fast-Charge Driver Output. CGO drives the gate of an external P-channel fast-charge MOSFET low

                                              (on) in normal operation.

                    15   DSO                  Discharge Driver Output. DSO drives the gate of an external P-channel discharge control MOSFET

                                              low (on) in normal operation.

                    16   SRC                  Common Source Connection for MOSFETs. SRC provides the bias for gate drivers DSO, TKO,

                                              and CGO.

                 6  _______________________________________________________________________________________
                       Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

                       Detailed Description                      Table 1. Flow Chart Symbol Table                             MAX1894/MAX1924

The MAX1894/MAX1924 battery-pack protectors super-               SYMBOL                       DESCRIPTION

vise the charging and discharging process of Li+ cells.                         Charge-Current Fault Threshold

Designed for 3-series (MAX1924V) and 4-series                    VOC_TH         (Negative Value)

(MAX1894X/MAX1924X) applications, these devices

monitor the voltage across each cell to provide protec-          VOD_TH         Discharge-Current Fault Threshold

tion  against  undervoltage,        overvoltage,            and                 Pack-Short Discharge-Current Fault

overcurrent damage.                                              VPS_TH         Threshold

Output pins CGO, TKO, and DSO control external                   VUV_TH         Undervoltage Threshold

MOSFET gates. These MOSFETs, in turn, control the                VOV_TH         Overvoltage Threshold

fast-charging, trickle-charging, and discharge process-

es of the battery pack (Figure 1).                               VSRC           MOSFET Common Source Voltage

                       Modes of Operation                        VRSENSE        Sense Resistor Voltage

                                                                 VOV_HYT        Overvoltage Threshold Hysteresis

                                    Shutdown Mode                OVF            Overvoltage Sample Counter

The MAX1894/MAX1924 go into shutdown mode under                  UVF            Undervoltage Sample Counter

two conditions: the SHDN pin is driven high without a

charger applied, or a battery cell undervoltage fault is         are returned to the normal low state (see Figure 3). The

detected, also without a charger applied. In shutdown            MAX1924 also includes a hysteresis of 200mV.

mode, the device consumes 0.8µA (typ) on the VCC pin

and all MOSFETs are off. The MAX1894/MAX1924 stay                The overvoltage threshold is preprogrammed and

in shutdown mode as long as no charging voltage is               requires no external components. The overvoltage thresh-

applied to the battery pack (VSRC is less than the pack          old is factory set at 4.25V (typ) for the MAX1894 and

voltage). When the battery pack is connected to a                4.35V (typ) for the MAX1924. Contact Maxim for more

charger (VSRC > VB4P + 0.1V) and the pack voltage is             information on threshold levels between 4V and 4.4V.

above 4.5V, the device goes into normal operating                                     Undervoltage Protection

mode and begins monitoring the pack (see Figure 2).              The MAX1894/MAX1924 provide undervoltage protec-

                                      Normal Mode                tion to avoid overdischarging the cells. With no battery

In the normal mode of operation, the MAX1894/MAX1924             charger present, and an undervoltage fault is detected

are in either a standby mode (29µA typ) or sample mode           in four consecutive samples, DSO, CGO, and TKO go

(160µA typ). The device enters the standby mode from             high and the device goes into shutdown mode (see

shutdown mode. The standby mode lasts for 79ms; then             Figure 4).

the device goes into the sample mode. During sample              If a battery charger is applied to the battery pack and

mode, the MAX1894/MAX1924 check each cell for over-              one or more cells are below VUV_TH, then only TKO

voltage and undervoltage. Sample mode lasts for 0.5ms;           goes low, allowing trickle-charge current to flow. If no

then the MAX1894/MAX1924 return to standby mode.                 undervoltage is detected in any sample, DSO, CGO,

During sample mode, the MAX1894/MAX1924 do not intro-            and TKO all go low.

duce cell mismatch.                                              The undervoltage threshold is preprogrammed at 2.30V

During normal mode operation, the MAX1894/MAX1924                (typ). Contact Maxim for more information on threshold

continuously monitor the voltage across RSENSE for charge        levels between 2V and 3.2V.

or discharge current faults, or battery pack-short faults.

                       Protection Features                                      Charge-Current Fault Protection

                                                                 The MAX1894/MAX1924 protect against excessive

                       Overvoltage Protection                    charge current by monitoring the voltage developed

The MAX1894/MAX1924 provide overvoltage protection               across RSENSE. RSENSE is connected between BN and

to avoid overcharging cells. When an overvoltage fault           PKN. If VRSENSE exceeds the charge-current fault

is detected in four consecutive samples, CGO and TKO             threshold (VOC_TH, typically 100mV) for more than 3ms,
                                                                 the charge current comparator is tripped, setting CGO
go    high,  stopping  the  charging  process.              The
                                                                 and TKO high.
MAX1894/MAX1924 continue to sample the cell volt-

ages, and if no overvoltage is detected, CGO and TKO             The charge-current fault condition is latched and is not

                                                                 reset until the MAX1894/MAX1924 detect a reversal in

                     _______________________________________________________________________________________               7
                 Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

MAX1894/MAX1924             OVERDISCHARGE

                            PROTECTION                                                   R5


                    PACK +                                                                                                     C5

                                                 TRICKLE                                                                       2.2µF


                                                                                                       16                  BN

                                                                                              15       SRC



                                                                             PROTECTION       14


                                           RTKO                                               13

                                           510Ω                                                   TKO


                                                          CMPSH-3                             2


                                                                                              1   B4P

                                                                             R4          C6

                                                                             51Ω  0.1µF                MAX1894X

                                                                             R3   C4                   MAX1924X

                                                                             1kΩ  1µF

                                                                                              3   B3P

                                                                                  C3          4   IC3

                                                                             R2   0.1µF

                                                                             1kΩ              5

                                                                                                  B2P                  12

                                                                                                                 SHDN              MICRO-

                                                                                  C2          6   IC2                          CONTROLLER

                                                                                  0.1µF                          CTL   11


                                                                             1kΩ              7


                                                                                  C1          8   IC1


                                                                                              9   BN


                                                 RSENSE                                                10


                    PACK -

                 Figure 1. Typical Applications Circuit with Trickle Charge

                 the direction of current flow. To reverse the current flow,                  than 3ms, the discharge-current comparator is tripped,

                 the charger has to be removed (Figure 5). The sustain-                       setting DSO, CGO, and TKO high.

                 ing condition for the latch is a 100mV (max) voltage                         Discharge-current fault is latched and is not reset until

                 drop across SRC and B4P. Since the charge-current                            the MAX1894/MAX1924 detect a reversal in the direc-

                 fault threshold between BN and PKN is also 100mV                             tion of current flow. To reverse the current flow, a

                 (typ), the RDS_ON of the overcharge protection MOSFET                        charger must be applied (Figure 6).

                 must be greater than the sense resistor in order to

                 ensure a latched state.                                                               Pack-Short Current Fault Protection

                    Discharge-Current Fault Protection                                        The MAX1894/MAX1924 protect against a shorted

                 The MAX1894/MAX1924 protect against excessive dis-                           pack by monitoring the voltage developed across

                 charge-current by monitoring the voltage developed                           RSENSE. If VRSENSE exceeds the pack-short threshold

                 across RSENSE. If VRSENSE exceeds the discharge-cur-                         (VPS_TH, typically 405mV) for more than 450µs, the
                                                                                              pack-short comparator is tripped, setting CGO, DSO,
                 rent fault threshold (VOD_TH, typically 145mV) for more
                                                                                              and TKO high.

                 8  _______________________________________________________________________________________
                         Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

                                      VUV_TH = 2.3V typ &                                                                          MAX1894/MAX1924

                                      VOV_TH = 4.25V typ

                                                                                                                  SHUTDOWN PIN

                                      SHUTDOWN                                                                    OPERATION

                                      DSO, CGO, TKO = H                               NORMAL OPERATION

                                      VSRC > VB4P             NO

                                      + 0.1V


                                      TKO = L                                     NO  SHDN = H

                                      VCC > 4.5V              NO

                                      YES                                             YES

                                      STANDBY = 79ms

                                NO                                SHUTDOWN        NO

                                      VCELL < VUV_TH              DSO, CGO,           VSRC > VB4P + 0.1V

                                                                  TKO = H

                     RESET UVF        YES

                                      LATCH UVF = UVF +    1                          YES

                                NO    VCELL > VOV_TH

                                                                                      DSO, CGO, TKO = H

                     RESET OVF        YES

MAX1924 VOV_HYT = 200mV               LATCH OVF = OVF + 1

MAX1894 VOV_HYT = 0                                                                                               CONTROL PIN

                                YES                                                                               OPERATION

TKO, CGO = H                          OVF = 4                                         NORMAL OPERATION


                                RESET VOV_TH = 4.25V typ

                                NO    UVF = 4                                     NO  CTL = H



                                                                                      DSO, CGO, TKO = H

                                      VSRC > VB4P + 0.1V



                                      CGO = DSO = H

Figure 2. Undervoltage and Overvoltage Protection Flow Chart      Figure 3. Shutdown and Control Pin Flow Charts

Pack-short current fault is latched and is not reset until                            Design Procedure

the MAX1894/MAX1924 detect a reversal in the direc-

tion of current flow. A charger must be applied to                                Fast and Trickle-Charge Paths

reverse the current flow (Figure 7).                              The MAX1894/MAX1924 offer the designer the flexibility

                                                                  of two charging paths: a fast charging path and a trick-

                                                                  le-charge path (see Figure 1). Trickle charging is

                                                                  enabled and TKO is set low when one or more cells are

                                                                  belows VUV_TH.

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                 Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

MAX1894/MAX1924                                                          UNDERVOLTAGE CONDITION


                                                                         UNDERVOLTAGE THRESHOLD

                     CELL VOLTAGE


                     DSO, CGO, TKO

                                                           OVERVOLTAGE CONDITION (MAX1894, NO HYSTERESIS)

                                                           320ms         80ms

                                    OVERVOLTAGE THRESHOLD

                     CELL VOLTAGE


                     TKO, CGO

                                                           OVERVOLTAGE CONDITION (MAX1894, WITH HYSTERESIS)


                                    OVERVOLTAGE THRESHOLD

                     CELL VOLTAGE



                     TKO, CGO

                 Figure 4. Undervoltage and Overvoltage Timing Diagrams

                 10  ______________________________________________________________________________________
              Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

              NORMAL OPERATION                                                      NORMAL OPERATION                          MAX1894/MAX1924

                                OC FAULT                     NO                     OD FAULT

          NO  VRSENSE < VOC_TH                                                      VRSENSE > VOD_TH

                                FOR 3ms                                             FOR 3ms

                                YES                                                             YES

              TKO, CGO = H                                                          DSO, TKO, CGO = H

          NO  VB4P > VSRC + 0.1V          YES                NO                     VSRC > VB4P + 0.1V       YES

Figure 5. Charge-Current Fault                               Figure 6. Discharge-Current Fault

Set the nominal values of the trickle charge current by                                              RSENSE Selection

selecting resistor RTKO based on the following equation:     All current faults are detected using a current-sense

          RTKO = (VCHRG - VPACK)/ITKO                        resistor connected between BN and PKN. The value of

where VCHRG is the charger output voltage, VPACK is          this resistor sets the fault current levels. Charge-current

the battery-pack voltage, and ITKO is the trickle-charge     fault is given by:

current.                                                                            VOC_ TH          100mV

When the trickle-charge option is not used, float CGO        IOC_ TH             =  RSENSE      =    RSENSE

and connect TKO to the gate of the overcharge protec-

tion MOSFET (see Figure 9). When a charger is applied        Discharge-current fault is given by:

and the voltage on one or more cells is less than

VUV_TH, the MAX1894/MAX1924 modulate the TKO out-                                =  VOC_ TH     =    145mV

put until all cells exceed VUV_TH.                           IOD_ TH                RSENSE           RSENSE

                                Protection FET Drivers

All three external MOSFETs have their source pins con-       Pack-short current fault is given by:

nected to the SRC pin. When a MOSFET is turned off, FET                             VPS_ TH

drivers pull the gate to the SRC voltage. Additional exter-  IPS_ TH             =              =    405mV

nal pullup resistors are not needed. When the MOSFET is                             RSENSE           RSENSE

turned on, the VGS is limited to -14V by a clamp circuit

built in the drivers. This allows use of MOSFETs with maxi-  Select RSENSE to obtain the desired fault current levels.

mum VGS of -20V. All three drivers have the same circuit-    For example, a 20mΩ RSENSE sets the charge current

ry and drive capability. The quiescent current in normal     fault at 5A. Choose an RSENSE that can withstand the

operation is less than 3µA per driver.                       dissipation during normal operation and current fault

                                                             conditions. For example, pack-short current is given by:

              ______________________________________________________________________________________                      11
                 Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

MAX1894/MAX1924  Table 2. State Table

                            STATE         CTL  STATE              SHDN          CHARGER  GOES INTO               TKO   CGO         DSO

                                                                  STATE         APPLIED  SHUTDOWN MODE

                 Undervoltage                  L                  L             Yes      No                      L     H           H

                                               L                  L             No       Yes                     H     H           H

                 Overvoltage                   L                  L             X        No                      H     H           L

                 Charge Current Fault          L                  L             Yes      No                      H     H           L

                 Discharge Current Fault       L                  L             No       No                      H     H           H

                 Pack Short Current            L                  L             No       No                      H     H           H


                 Forced Shutdown by            X                  H             No       Yes                     H     H           H

                 External µP                   X                  H             Yes      No                      H     H           H

                 CTL                           H                  L             X        No                      H     H           H

                 Deep Discharge                L                  L             Yes      No                      L     H           H

                 (VCC < 4.5V)

                 Normal Operation              L                  L             X        No                      L     L           L

                 X: Don’t care.

                                          VCELL × NS                            The power dissipation in the MOSFETs is given by:

                 IPS  =                                                     NS                P = I2 RDSON

                         RDSON _ DSO  + RDSON_ CGO + RSENSE    +  RCELL  ×  NP

                 where NS is the number of cells in series, NP is number        The MOSFET should be chosen to withstand power dis-

                 of cells in parallel, and VCELL is the cell voltage.           sipation during normal operation and all current fault

                 Dissipation during pack-short current fault condition is       conditions. Additional MOSFETs can be added in paral-

                 given by:                                                      lel to help these requirements. Table 3 lists some suit-

                                      PPS = (IPS )2 × RSENSE                    able MOSFETs in a small SO-8 package.

                                                                                              Decoupling Considerations

                 The RSENSE chosen should be able to withstand PPS              The MAX1894/MAX1924 must have a reliable VCC bias

                 dissipation. Verify power dissipation in normal operation      to function properly. A severe overload, such as a short

                 and other current fault conditions as well.                    circuit at the pack terminals, can collapse the battery-

                                                                                pack voltage below the VCC undervoltage lockout

                                      Choosing External MOSFETs                 threshold. The use of a diode-capacitor peak detector

                 The external P-channel MOSFETs act as switches to              on the VCC input ensures continued operation during

                 enable or disable charging and discharging of batteries.       voltage transients on the battery (Figure 1). Since the

                 Different P-channel MOSFETs may be selected depend-            MAX1894/MAX1924 typically consume only 30µA, D1

                 ing on the charge and discharge currents anticipated.          and C6 can be small, low-cost components. A 30V

                 In most applications, the requirements for fast-charge         Schottky diode with a few mA current capability and a

                 and discharge MOSFETs are similar and the same type            0.1µF capacitor are sufficient.

                 of MOSFETs can be used. The trickle-charge MOSFET              The MAX1894/MAX1924 continuously monitor the differ-

                 can be a small-signal type to minimize cost.                   ential voltage between the B4P and SRC inputs to

                 The MAX1894/MAX1924 MOSFET drivers have a VGS                  detect the application of a charger. RC filters with simi-

                 clamp of -14V typical and MOSFETs with maximum VGS             lar time constants must be added to both inputs to

                 of -20V can be used. MOSFETs must have a VDS                   ensure the differential voltage is not corrupted by noise.

                 greater than the maximum pack voltage.

                 12      ______________________________________________________________________________________
               Advanced Li+                                  Battery-Pack Protectors

Table 3. MOSFET Selection                                                                                                  MAX1894/MAX1924

P-CHANNEL                          MAXIMUM DRAIN                 NORMAL OPERATION

MOSFETS                            CURRENT (A)

IRF7404                            6.7

IRF7406                            5.8

Si4431                             5.8                       NO  VRSENSE > VPS_TH

Si4947 (dual)                      3.5 EA                        FOR 450µs

Protecting and Filtering Cell Inputs                                                             YES

Resistors in series with each B_P pin are recommend-

ed to limit the current in case there is a short between         SET OD = 1

adjacent B_P pins (see Figure 1).                                DSO, CGO, TKO = H

The intermediate cell input bias current is typically

0.5nA. A 1kΩ resistor in series with any intermediate

cell moves the overvoltage trip point by typically 0.5mV,

which is insignificant compared to the ±25mV tolerance       NO  VSRC > VB4P + 0.1V                   YES

in the overvoltage threshold. The top cell input bias cur-

rent during sampling period is typically 60µA. To

reduce the voltage change on the top cell input due to

sampling current, a filter resistance of 10Ω to 50Ω

should be added in series with the top cell. To attain       Figure 7. Pack-Short Current Fault

the desired filter characteristics, the capacitance

across the two top cell input pins should be 1µF.                Layout Considerations

The MAX1894/MAX1924 have internal ESD diodes on              Good layout is important to minimize the effects of

each B_P pin for ESD protection up to 2kV. When high-        noise on the system and to ensure accurate voltage

er ESD ratings are needed, capacitors (typically 0.1µF)      and current measurements. Use the appropriate trace

can be added across adjacent B_P pins (see Figure 1).        widths for the high-current paths and keep traces short

The RC filters improve the device immunity to ESD and        to minimize parasitic inductance and capacitance.

filter the noise spikes on B1P–B4P to prevent the            Minimize current-sense resistor trace lengths and make

MAX1894/MAX1924 from being triggered and latched             use of Kelvin connections to the resistor. Provide ade-

prematurely by noise spikes.                                 quate space and board area for the external MOSFETs

               Control Pins SHDN and CTL                     and sense resistor to dissipate the heat required. Place

SHDN and CTL allow external logic or microprocessors         RC filters close to B1P–B4P pins.

to control the MAX1894/MAX1924 gate drivers. Drive

CTL high to turn off the three protection MOSFETs: DSO,

CGO, and TKO. Drive SHDN high to force the MAX1894/

MAX1924 into shutdown mode (with no charger applied).

SHDN and CTL do not affect the state machine. Toggling

these two pins does not change the state or reset any

fault conditions. If external control circuitry or a micro-

processor is not used, connect SHDN and CTL to PKN.

                                                                                                 Chip Information

                                                             TRANSISTOR COUNT: 4259

         ______________________________________________________________________________________                        13
                 Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

MAX1894/MAX1924                                                                                                          SHDN            CTL



                                                              CELL                                                                             SRC

                                                              SELECTOR             RDY      CLOCK

                                                                                                                                               HV        DSO

                                         B2P                                                                                                   DRIVER

                                         B1P                                                         OV FAULT                                        BN

                                                                            CMP             STATE                                              SRC

                                                              OVER AND                      MACHINE  UV FAULT

                                                              UNDER                                                            FAULT           HV        CGO

                                                          THRESHOLDS                                                           LOGIC           DRIVER

                                                     REF                    HYSTERESIS


                                                              CMP                                                                              SRC


                                                                                            CHARGE CURRENT                                     HV        TKO

                                         PKN                                                         FAULT                                     DRIVER

                                                                                            DISCHARGE-CURRENT                                        BN

                                                              CMP                SET/RESET           FAULT

                                                              -100mV               TIMER    PACK-SHORT

                                                                                            CURRENT FAULT


                                                              CMP                                                                     MAX1924

                                         BN                   +405mV


                                                                     CMP    DSCHG                                        ON

                                                                     -50mV                                  S         Q

                                                                                                               LATCH           3.5V REG        BIAS



                                                                     CMP    CHG                                                          RDY

                                         SRC                         +50mV

                                                                            UV FAULT


                 Figure  8.  Simplified  Functional  Diagram

                 14  ______________________________________________________________________________________
                     Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

                                   OVERDISCHARGE                                                                              MAX1894/MAX1924

                                   PROTECTION                       R5


                     PACK +                                                       16                      C5


                                                                         15       SRC

                                                                             DSO                      BN

                                                       OVERCHARGE        14

                                                       PROTECTION            CGO

                                                                         13  TKO


                                                       CMPSH-3           2   VCC

                                                                         1   B4P


                                                       51Ω          C6

                                                            C4      0.1µF

                                                       R3   1µF

                                                       1kΩ                        MAX1894X

                                                                         3   B3P  MAX1924X

                                                            C3           4

                                                       0.1µF                 IC3


                                                       1kΩ               5


                                                            C2           6   IC2            SHDN  12

                                                       0.1µF                                                     MICRO-

                                                       R1                                                     CONTROLLER

                                                       1kΩ               7                  CTL   11


                                                            C1           8   IC1


                                                                         9   BN

                                               RSENSE                             PKN

                                               0.02Ω                              10

                     PACK -

Figure  9.  Typical  Applications  Circuit  without Trickle Charge

                     ______________________________________________________________________________________               15
                 Advanced Li+ Battery-Pack Protectors

MAX1894/MAX1924                                                                                                            Package Information

                 (The package drawing(s) in this data sheet may not reflect the most current specifications. For the latest package outline information,

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