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利用DS2726在充電器反接時保護Li+電池

2011年08月26日12:10:37 本網站 我要評論(2)字號:T | T | T
關鍵字:應用 
       概述

  充電器反接會損壞DS2726 Li+電池保護器。有些器件引腳對負電壓非常敏感,導致芯片工作不正常。DS2726的高邊p溝道FET將關斷,但是DS2726的一些引腳無法承受負電壓。本文討論了兩種保護方案:一種是增加肖特基二極管以鉗位相應引腳的電壓,另一方案是提高這些引腳的阻抗以限制電流/功耗。這些簡單的設計方法使DS2726能夠在充電器反接的情況下不被損壞。

設計修改

  參考圖1所示原理圖。

保護PKP引腳

  PKP引腳容易暴露在充電反接電壓下,典型應用電路中,這個引腳已經有一個肖特基二極管,能夠防止感應沖擊(產生過流),使該引腳拉至地電位以下。唯一需要修改的是提高PKP阻抗,從而限制流過肖特基二極管的電流。

  10節電池使用42V充電器。
  60V肖特基二極管具有Vf = 0.45。
  RPKP電壓為:-42V - (-0.45V) = -41.55V。

  假設使用250mW電阻:
    250mW = (-41.55V)²/RPKP
    RPKP = 6.905kΩ

利用變阻器保護CC FET

  下一個暴露于負壓的引腳是CC,正常工作條件下,CC驅動充電控制器FET的柵極,電壓擺幅達到PKP引腳電壓以關斷場效應管。CC引腳拉至PKP電壓以下大約10V時,FET導通。由于PKP將被鉗位在-0.45V,CC無法將FET打開。然而,充電控制FET只能承受±20V的柵-源電壓。如果在充電控制器FET的柵極和源極之間增加變阻器V2,則可保護CC FET免于損壞。如果沒有V2,柵-源電壓將會達到-42V左右,這將超出FET的額定值。

  變阻器在16V打開,鉗制柵-源電壓。
  CC FET電壓為:-42V + 16V = -26V。
  CC電阻兩端的壓降為:-26V - (-0.45V) = -25.55V。
  假定使用250mW電阻:
    250mW = (-25.55V)²/RCC
    RCC = 1.857kΩ

  更大的CC和PKP電阻會導致充電控制器FET的通/斷時間增大,從而使FET打開時在線性區域停留較長時間。實際應用中這個問題并不嚴重,因為電流受充電器限制。

鉗位SNS引腳

  盡管CC FET關斷,負壓作用在PK+是其體二極管將會導通。使SNS出現負壓,SNS是較后一個需要肖特基二極管鉗位的引腳。

  保護FET的漏極電壓是:-42V + 0.6V = -41.4V。
  SNS引腳電壓將鉗位在-0.45V。
  SNS電阻兩端的壓降是-41.4V - (-0.45V) = -39.95V。

  假設使用250mW電阻:
    250mW = (-39.95V)²/RCC
    RCC = 6.384kΩ

  比較器SNS引腳將吸收大約1µA電流:
    1µA × 6.384kΩ = 6.384mV

  這將在過電流門限引入大約6.4mV的誤差。如果使用額定功率更大的電阻,可以減小電阻值,從而降低這個誤差。

  注意:SNS端的RC濾波器時間常數會隨著電阻的提高而改變。因此,電容值也要相應改變,以維持適當的時間常數。SNS的時間常數應該與RDOC和RSC時間常數相一致。如果這些引腳的時間常數不一致,會在過流門限引入額外誤差。

圖1. 對DS2726典型應用電路進行修改,使其在充電器反接時免于損壞。
結論

  DS2726 Li+電池保護器經過電路修改后,能夠在充電器反接時保護電池組。設計中雖然做出了一些折中考慮,但不會對保護器的整體工作性能造成影響。本應用筆記的計算假設使用額定功率為250mW的電阻。如果選擇額定功率更大的電阻,可以減小電阻值。較小的阻值有助于降低對過流門限產生的誤差電壓,也可以減小CC通/斷時間。還須注意的是,確保不要超過肖特基二極管的額定電流。

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