锂电池充电的保护设计
深圳安泰和科技秒速牛牛  2012-11-12 14:51:57

锂电池充电的保护设计

       中国充电器门户网11月18日讯:DS2726 Li+电池保护器经过电路修改后,能够在充电器反接时保护电池组。设计中虽然做出了一些折中考虑,但不会对保护器的整体工作性能造成影响。本应用笔记的计算假设使用额定功率为250mW的电阻。如果选择额定功率更大的电阻,可以减小电阻值。较小的阻值有助于降低对过流门限产生的误差电压,也可以减小CC通/断时间。还须注意的是,确保不要超过肖特基二极管的额定电流

 概述
  充电器反接会损坏DS2726 Li+电池保护器。有些器件引脚对负电压非常敏感,导致芯片工作不正常。DS2726的高边p沟道FET将关断,但是DS2726的一些引脚无法承受负电压。本文讨论了两种保护方案:一种是增加肖特基二极管以钳位相应引脚的电压,另一方案是提高这些引脚的阻抗以限制电流/功耗。这些简单的设计方法使DS2726能够在充电器反接的情况下不被损坏。

  设计修改
  保护PKP引脚

  PKP引脚容易暴露在充电反接电压下,典型应用电路中,这个引脚已经有一个肖特基二极管,能够防止感应冲击(产生过流),使该引脚拉至地电位以下。唯一需要修改的是提高PKP阻抗,从而限制流过肖特基二极管的电流。

  10节电池使用42V充电器。

  60V肖特基二极管具有Vf = 0。45。

  RPKP电压为:-42V - (-0。45V) = -41。55V。

  假设使用250mW电阻:

  250mW = (-41.55V)²/RPKP

  RPKP = 6.905kΩ

  利用变阻器保护CC FET

  下一个暴露于负压的引脚是CC,正常工作条件下,CC驱动充电控制器FET的栅极,电压摆幅达到PKP引脚电压以关断场效应管。CC引脚拉至PKP电压以下大约10V时,FET导通。由于PKP将被钳位在-0.45V,CC无法将FET打开。然而,充电控制FET只能承受±20V的栅-源电压。如果在充电控制器FET的栅极和源极之间增加变阻器V2,则可保护CC FET免于损坏。如果没有V2,栅-源电压将会达到-42V左右,这将超出FET的额定值。

  变阻器在16V打开,钳制栅-源电压。

  CC FET电压为:-42V + 16V = -26V。

  CC电阻两端的压降为:-26V - (-0.45V) = -25.55V。

  假定使用250mW电阻:

  250mW = (-25.55V)²/RCC

  RCC = 1。857kΩ

  更大的CC和PKP电阻会导致充电控制器FET的通/断时间增大,从而使FET打开时在线性区域停留较长时间。实际应用中这个问题并不严重,因为电流受充电器限制。

  钳位SNS引脚

  尽管CC FET关断,负压作用在PK+是其体二极管将会导通。使SNS出现负压,SNS是最后一个需要肖特基二极管钳位的引脚。

  保护FET的漏极电压是:-42V + 0.6V = -41.4V。

  SNS引脚电压将钳位在-0。45V。

  SNS电阻两端的压降是-41.4V - (-0.45V) = -39.95V。

  假设使用250mW电阻:

  250mW = (-39.95V)²/RCC

  RCC = 6。384kΩ

  比较器SNS引脚将吸收大约1µA电流:

  1µA × 6.384kΩ = 6.384mV

  这将在过电流门限引入大约6.4mV的误差。如果使用额定功率更大的电阻,可以减小电阻值,从而降低这个误差。

  注意:SNS端的RC滤波器时间常数会随着电阻的提高而改变。因此,电容值也要相应改变,以维持适当的时间常数。SNS的时间常数应该与RDOC和RSC时间常数相一致。如果这些引脚的时间常数不一致,会在过流门限引入额外误差。

 

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