利用DS2726在充電器反接時保護(hù)Li+電池

概述

　　充電器反接會損壞DS2726 Li+電池保護(hù)器。有些器件引腳對負(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。這些簡單的設(shè)計方法使DS2726能夠在充電器反接的情況下不被損壞。

設(shè)計修改

　　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，這個引腳已經(jīng)有一個肖特基二極管，能夠防止感應(yīng)沖擊(產(chǎn)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(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

　　下一個暴露于負(fù)壓的引腳是CC，正常工作條件下，CC驅(qū)動充電控制器FET的柵極，電壓擺幅達(dá)到PKP引腳電壓以關(guān)斷場效應(yīng)管。CC引腳拉至PKP電壓以下大約10V時，F(xiàn)ET導(dǎo)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(hù)CC FET免于損壞。如果沒有V2，柵-源電壓將會達(dá)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(dǎo)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(qū)域停留較長時間。實(shí)際應(yīng)用中這個問題并不嚴(yán)重，因?yàn)殡娏魇艹潆娖飨拗啤?/p>

鉗位SNS引腳

　　盡管CC FET關(guān)斷，負(fù)壓作用在PK+是其體二極管將會導(dǎo)通。使SNS出現(xiàn)負(fù)壓，SNS是最后一個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(shù)會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間常數(shù)。SNS的時間常數(shù)應(yīng)該與RDOC和RSC時間常數(shù)相一致。如果這些引腳的時間常數(shù)不一致，會在過流門限引入額外誤差。

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

結(jié)論

　　DS2726 Li+電池保護(hù)器經(jīng)過電路修改后，能夠在充電器反接時保護(hù)電池組。設(shè)計中雖然做出了一些折中考慮，但不會對保護(hù)器的整體工作性能造成影響。本應(yīng)用筆記的計算假設(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過流門限產(chǎn)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。