利用DS2726在充電器反接時(shí)保護(hù)Li+電池

摘要：本應(yīng)用筆記通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)修改，可以利用DS2726 Li+電池保護(hù)器承受負(fù)壓，在充電器反接時(shí)為電池提供保護(hù)。

概述

充電器反接會(huì)損壞DS2726 Li+電池保護(hù)器。有些器件引腳對(duì)負(fù)電壓非常敏感，導(dǎo)致芯片工作不正常。DS2726的高邊p溝道FET將關(guān)斷，但是DS2726的一些引腳無(wú)法承受負(fù)電壓，本文討論了兩種保護(hù)方案：一種是增加肖特基二極管以鉗位相應(yīng)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(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法使DS2726能夠在充電器反接的情況下不被損壞。

設(shè)計(jì)修改

參考圖1所示原理圖。

保護(hù)PKP引腳

PKP引腳容易暴露在充電反接電壓下，典型應(yīng)用電路中，這個(gè)引腳已經(jīng)有一個(gè)肖特基二極管，能夠防止感應(yīng)沖擊(產(chǎn)生過(guò)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(guò)肖特基二極管的電流。

10節(jié)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(shè)使用250mW電阻：

250mW = (-41.55V)2/RPKP
RPKP = 6.905kΩ

利用變阻器保護(hù)CC FET

下一個(gè)暴露于負(fù)壓的引腳是CC，正常工作條件下，CC驅(qū)動(dòng)充電控制器FET的柵極，電壓擺幅達(dá)到PKP引腳電壓以關(guān)斷場(chǎng)效應(yīng)管。CC引腳拉至PKP電壓以下大約10V時(shí)，F(xiàn)ET導(dǎo)通。由于PKP將被鉗位在-0.45V，CC無(wú)法將FET打開(kāi)。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(hù)CC FET免于損壞。如果沒(méi)有V2，柵-源電壓將會(huì)達(dá)到-42V左右，這將超出FET的額定值。

變阻器在16V打開(kāi)，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(huì)導(dǎo)致充電控制器FET的通/斷時(shí)間增大，從而使FET打開(kāi)時(shí)在線(xiàn)性區(qū)域停留較長(zhǎng)時(shí)間。實(shí)際應(yīng)用中這個(gè)問(wèn)題并不嚴(yán)重，因?yàn)殡娏魇艹潆娖飨拗啤?br>

鉗位SNS引腳

盡管CC FET關(guān)斷，負(fù)壓作用在PK+是其體二極管將會(huì)導(dǎo)通。使SNS出現(xiàn)負(fù)壓，SNS是最后一個(gè)需要肖特基二極管鉗位的引腳。

保護(hù)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(shè)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(guò)電流門(mén)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(gè)誤差。

注意：SNS端的RC濾波器時(shí)間常數(shù)會(huì)隨著電阻的提高而改變。因此，電容值也要相應(yīng)改變，以維持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間常數(shù)。SNS的時(shí)間常數(shù)應(yīng)該與RDOC和RSC時(shí)間常數(shù)相一致。如果這些引腳的時(shí)間常數(shù)不一致，會(huì)在過(guò)流門(mén)限引入額外誤差。


圖1. 對(duì)DS2726典型應(yīng)用電路進(jìn)行修改，使其在充電器反接時(shí)免于損壞。

結(jié)論

DS2726 Li+電池保護(hù)器經(jīng)過(guò)電路修改后，能夠在充電器反接時(shí)保護(hù)電池組。設(shè)計(jì)中雖然做出了一些折中考慮，但不會(huì)對(duì)保護(hù)器的整體工作性能造成影響。本應(yīng)用筆記的計(jì)算假設(shè)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(duì)過(guò)流門(mén)限產(chǎn)生的誤差電壓，也可以減小CC通/斷時(shí)間。還須注意的是，確保不要超過(guò)肖特基二極管的額定電流。