新型鋰離子電池充放電保護(hù)器MAX1665S/V/X
摘要:MAX1665S/V/Xj MAXIM公司生產(chǎn)的一種專用的鋰離子電池組充、放電控制保護(hù)器。利用它可以對鋰離子電池組提供有鏟的過壓、欠壓和過泫保護(hù)。文中介紹了MAX1665S/V/X的性能參數(shù)、典型電路的工作原理,同時給出了2~4節(jié)鋰離子電池組保護(hù)器的應(yīng)用電路。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/233448.htm關(guān)鍵詞:鋰離子電池 過充電 過放電 保護(hù)器 MAX1665
1 概述
鋰離子電池是一種新型可用充電電池,它具有單體工作電壓高、體積小、重量輕、能量密度高、循環(huán)壽命長(高達(dá)1200次)、可在兩小時內(nèi)快速充足電以及允許放電溫度范圍寬(-20~+60℃)等優(yōu)點。此外,鋰離子電池還有自放電電流小,無記憶效應(yīng)和無環(huán)境污染等優(yōu)點,它的綜合性能優(yōu)于鉛酸、鎳鎘、鎳氫和金屬鋰電池,因而是目前性能最好的電池??蓮V泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、移動通信、手機及無線電臺等。
鋰離子電池的主要缺點是不雞允許過充電和過放電。為了防止鋰離子電池過充電和過放電,單體電池或電池組都必須加裝充、放電及過流保護(hù)電路,并且需要專用的充電器來對鋰離子電池實施最安全和最佳地充電,以延長其使用壽命。
MAX1665S、MAX1665V、MAX1665X是分別可用于2、3、4節(jié)鋰離子電池組的充放電過過程控制器,這些器件能檢測每一節(jié)電池的電壓及充、放電電流,并可為鋰離子電池組提供過壓、欠壓和過流保持,它們通過控制兩只外部N溝道MOS場效應(yīng)管的通斷來實現(xiàn)對電池且的充、充電保護(hù)。由MAX1665構(gòu)成保護(hù)器所需的元件少,且工作電流非常低,從而保證電池在長期儲藏期間不會過放電。
2 主要特性參數(shù)及管腳功能
MAX1665鋰離子電池充電保護(hù)器的主要功能如下:
●具有保護(hù)功能,可對電池和電池組進(jìn)行過充電和過放電保護(hù);
●典型電源電流值為16μA;
●休眠電流小于1μA;
●電池組匹配輸入偏置電流小于500pA,可維掛電池組的平衡;
●B4P、B3P、B2P、B1P與PKN之間的最大電壓分別為+24V、+18V、+12V、+6V;
●工作溫度范圍為:-40~+80℃;
●儲藏溫度范圍為-60~+150℃。
MAX1665采用8腳SO封裝,其引腳排列如圖1所示。各器件的管腳功能如表1所列。
表1 MAX1665引腳功能
管 腳 | 名 稱 | 功 能 | ||
MAX1665S | MAX1665V | MAX1665X | ||
1,8 | 1 | - | I.C | 內(nèi)部連通,外部不接 |
- | - | 1 | B4P | 電池4正極輸入端,連接到鋰離子電池組第四節(jié)電池的正極端 |
2 | 2 | 2 | DSG | 放電控制輸出端,驅(qū)動控制外部NMOSFET的柵極,控制充電過程 |
3 | 3 | 3 | CHG | 充電控制輸出端,驅(qū)動控制外部NMOSFET的柵極,控制充電過程 |
4 | 4 | 4 | PKN | 電池組負(fù)極輸入 |
5 | 5 | 5 | BN | 接第一節(jié)串聯(lián)鋰離子電池負(fù)極 |
6 | 6 | 6 | B1P | 電池1正極輸入端,連接到鋰離子電池組第一節(jié)電池的正極端 |
7 | 7 | 7 | B2P | 電池2正極輸入端,連接到鋰離子電池組第二節(jié)電池的正極端 |
- | 8 | 8 | B3P | 電池3正極輸入端,連接到鋰離子電池組第三節(jié)電池的正極端 |
3 保護(hù)工作原理
3.1 過壓保護(hù)
當(dāng)任何一節(jié)電池電壓升高到Vov(過壓限定值)以上時,芯片中CHG端輸出低電平以控制外部MOSFET關(guān)斷,從而斷開電池的充電回路。MAX1665可在電池組內(nèi)逐個測量線一節(jié)電池電壓防防止過充電。當(dāng)電池電壓下降到Vov-100mV以下時,充電過程又重新開始。
3.2 欠壓或過放電保護(hù)
在電池組只,當(dāng)每節(jié)電池電壓均高于欠壓門限值VUV(典型值2.5V)時,器件將房產(chǎn)控制外部MOSFET接通放電回路,以允許電池組放電。放電過程中,只要其中一節(jié)電池電壓低于VUV時,器件便將CHG鎖定到PKN,DSG鎖定到BN,從而MOSFET的關(guān)斷放電回路將使器件進(jìn)入睡眠模式,此時靜態(tài)電流低于1μA。
在長期儲藏期間,MAX1665進(jìn)入睡眠模式,電池將安全放電(小于1μA)直到電池達(dá)到欠壓門限為止。當(dāng)外部電池接通并使BN端電壓上升超過PKN端電壓18mV時,電路重新進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
3.3 過流保護(hù)
當(dāng)MAX1665檢查出過流時,通過連接CHG和DSG來關(guān)斷外部MOSFET,從而停止充電或放電過程。在充電模式,當(dāng)BN端到PKN端的電壓超過+250mV時,將進(jìn)入過流充電。在放電模式,當(dāng)BN端到PKN端的電壓低于-250mV時,進(jìn)入過流放電。在任何一種過流條件下,CHG和DSG端均給出50ms/12Hz的選通脈沖(定期采樣電池電流),直到過流故障消除為止。如果過壓和過流條件同時存在,則過壓條件優(yōu)先;如果過充電(欠壓)和過充條件同時存在,則達(dá)放電條件優(yōu)先。
3.4 電池電流平衡
當(dāng)各電池匹配(各電池參數(shù)一致)時,MAX1665僅從頂端點引出電流,而從中間接點引出的電流為零,這樣可使電池組電流保持平衡。圖2所示為一個電壓采樣簡化電池圖。
在實際工作中,MAX1665可從外部接點輸入70nA~150nA的電流,而當(dāng)電池匹配時,這個電流不存地。在電池采樣期間(占用一個機器周期1/32的時間)則可獲取2~5nA的電流。
3.5 外部場效應(yīng)管選擇
外部N溝道MOSFET被用作開關(guān)門,以控制充電、放電過程。MAX1665的CHG和DSG用來控制外部MOS場效應(yīng)管的柵極,以防止鋰離子電池因過流狀態(tài)的損壞。需要說明的是,MAX1665X將最大柵源電壓VGS限制在20V。
4 串聯(lián)電池組充電控制電路
圖3(a)、(b)、(c)分別給出了2、3及4節(jié)串聯(lián)電池組充、放電保持器的應(yīng)用電路。為防止MOS管中的體二極管導(dǎo)通,IRF7101的雙N溝道MOSFET采樣定向串聯(lián)連接方式(源極與源極相連),的極性符號表示對外連接充電電源的極性。圖中IRF7101可選用小型8腳窄封裝。如何選擇MOSFET,取決于電池的最大充、放電電流值,使用不同的MOSFET可以獲得不同的應(yīng)用效果。表2給出了推薦的MOSFET。
表2 推薦MOSFET
NMOSFET型號 | 典型導(dǎo)通電阻R(ON)(Ω) | 最大柵源電壓Vos(V) |
IRF9956 | 0.01 | ±20 |
FDS6990A | 0.018 | ±20 |
Si9936 | 0.050 | ±20 |
當(dāng)每節(jié)電池電壓低于4.3V(過壓充電限定值)時,MAX1665對電池充電。在充電過程中,如果任何一節(jié)電池的電壓升高到4.3V上,保護(hù)器都將關(guān)斷充電MOSFET以防止電池組內(nèi)電池過充電;當(dāng)每節(jié)電池電壓在2.5V(欠壓限定值)以上時,保護(hù)器則允許電池對負(fù)載放電。當(dāng)任何一節(jié)電池電壓低于2.5V時,保護(hù)器將關(guān)斷放電MOSFET,從而防止電池組內(nèi)電池過放電;如果PKN端與BN端的電壓差低于250mV時,電池正常充電或放電,否則被禁止,這一性能可防止電池組過流。
MAX1665的控制引腳CHG和DSG用來分別驅(qū)動兩只串接的N溝道MOSFET的柵極。而電池組能否充電或放電,取決于電池的狀態(tài)。在電池保持電路中,MAX1665依據(jù)B1P、B2P、B3P和B4P的測量值來決定電池組能否充電或放電。
在工作狀態(tài)時,MAX1665系列器件的耗電低于靜態(tài)電流(25μA),而在睡眠狀態(tài),則低于1μA,該電路可允許電池長期儲存,而不影響電池壽命。
評論