表鋰離子充電電池組是遙控汽車、智能機(jī)器人、無人機(jī)、吸塵機(jī)等的核心動(dòng)力,電池保護(hù)是系統(tǒng)安全運(yùn)行關(guān)鍵。本方案使用外接電流檢測電阻實(shí)現(xiàn)高精度過電流保護(hù),可用于鋰離子可充電電池組、鋰聚合物可充電電池組。
方案特點(diǎn)
本方案基于S-82A2A基于電池保護(hù)芯片,可為2節(jié)鋰離子電池串聯(lián)應(yīng)用提供高精度過流保護(hù)。即使充放電電流值較大,也能實(shí)現(xiàn)高精度的過電流檢測和過熱保護(hù),有助于提升智能手機(jī)和其他快速充電產(chǎn)品的便利性,同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)品安全性。主要特點(diǎn)包括:
(1)通過使用外接電流檢測電阻,實(shí)現(xiàn)了受電池電壓和溫度變化影響較小的高精度過流保護(hù)。
(2)充放電過電流檢測電壓精度達(dá)±1.0mV,在降低電流檢測電阻的同時(shí)減少了過電流檢測的變化范圍。
(3)充放電控制功能支持通過外部信號(hào)停止電池組的充放電操作,并且可以通過連接至PTC熱敏電阻提供過熱保護(hù)功能。
(4)省電功能啟動(dòng)后可停止電池放電,同時(shí)將保護(hù)IC的電流消耗降至最多50nA,使電池工作時(shí)所消耗的電流降至幾乎為零。
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2節(jié)鋰離子電池保護(hù)方案額定值
本方案通過監(jiān)視連接在VDD端子-VC端子間、VC端子-VSS端子間的電池電壓以及VINI端子- VSS端子間電壓,來控制充電和放電。
電池電壓在過放電檢測電壓(VDL)以上、過充電檢測電壓(VCU)以下的范圍、VINI端子電壓在充電過電流檢測電壓(VCIOV)以上、放電過電流1檢測電壓(VDIOV1)以下的范圍時(shí),充電控制用FET和放電控制用FET都為ON。這種狀態(tài)稱為通常狀態(tài),可自由的進(jìn)行充放電。
當(dāng)常態(tài)下的電池電壓在充電過程中超過VCU,且這種狀態(tài)保持在過充電檢測延遲時(shí)間(tCU)以上的情況下,充電控制用FET為OFF,會(huì)停止充電,這種狀態(tài)稱為過充電狀態(tài)。過充電狀態(tài)的解除,分為如下的2種情況:
(1)如果VM端子電壓在低于0.35V(典型值)的情況下,當(dāng)電池電壓降低到過充電解除電壓(VCL)以下時(shí),即可解除過充電狀態(tài)。
(2)如果VM端子電壓在0.35V(典型值)以上的情況下,當(dāng)電池電壓降低到VCU以下時(shí),即可解除過充電狀態(tài)。
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2節(jié)鋰離子電池保護(hù)方案原理圖
當(dāng)常態(tài)下的電池電壓在充電過程中超過VCU,且這種狀態(tài)保持在tCU以上的情況下,充電控制用FET為OFF,會(huì)停止充電,這種狀態(tài)稱為過充電狀態(tài)。當(dāng)VM端子電壓在0.35V(典型值)以上,并且電池電壓降低到VCU以下時(shí),即可解除過充電狀態(tài)。
當(dāng)常態(tài)下的電池電壓在放電過程中降低到VDL以下,且這種狀態(tài)保持在過放電檢測延遲時(shí)間(tDL)以上的情況下,放電控制用FET為OFF,會(huì)停止放電。這種狀態(tài)稱為過放電狀態(tài),此時(shí)沒有連接RVMS。
在過放電狀態(tài)下,由于本IC內(nèi)部的VDD端子-VM端子間可通過RVMD來進(jìn)行短路,因此VM端子會(huì)因RVMD而被上拉。在過放電狀態(tài)下如果連接充電器,當(dāng)VM端子電壓降低到0V(典型值)以下時(shí),電池電壓在VDL以上,解除過放電狀態(tài)。VM端子電壓不低于0V(典型值)時(shí),電池電壓在過放電解除電壓(VDU)以上,解除過放電狀態(tài)。
方案還設(shè)定有充電過電流狀態(tài)、充放電禁止?fàn)顟B(tài)、節(jié)電狀態(tài)、允許向0V電池充電、禁止向0V電池充電等狀態(tài),各種檢測延遲時(shí)間是將約4kHz的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)之后而分頻計(jì)算出來的。
芯齊齊BOM分析
除了S-82A2A電池保護(hù)芯片,方案還采用了2個(gè)N溝道MOSFET,兩個(gè)旁路電容和5個(gè)電阻器,BOM元器件總數(shù)10個(gè)。
其中,S-82A2A IC采用SNT-8A封裝,內(nèi)置高精度電壓檢測電路和延遲電路,是用于鋰離子 / 鋰聚合物可充電電池的保護(hù)IC,最適合于對(duì)2節(jié)串聯(lián)鋰離子 / 鋰聚合物可充電電池組的過充電、過放電和過電流的保護(hù)。
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方案BOM表之外接元器件及要求
本方案中的兩個(gè)FET由用戶根據(jù)終端應(yīng)用確定,其閾值電壓應(yīng)低于實(shí)測的過放電檢測電壓。否則,有可能導(dǎo)致在過放電檢測之前出現(xiàn)停止放電的情況。
BOM表中的過充電檢測電壓精度由R1 = 100Ω保證,R1應(yīng)該在100-150Ω之間,連接其他數(shù)值的電阻會(huì)降低檢測精度。電容器C1、C2選擇X7R 二類陶瓷電容器或MLCC,PCB布線時(shí)應(yīng)靠近保護(hù)IC。
審核編輯:湯梓紅
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評(píng)論