基於鋰電池保護電路中MOSFET選擇的相關知識
發布時間:2012-12-06 責任編輯:sherryyu
【導讀】MOSFET在鋰離子電池保護電路中都有著廣泛的應用。但並不是所有類型的MOSFET都適合鋰電池保護電路的,這樣就涉及到MOSFET在鋰電池保護電路中的選擇問題,如何選擇呢?請看下文。
通常Pmos 放到正端,Nmos放到負端。在正端,Pmos正常時候,G極低電平,保護時候高電平;而在負端,Nmos正常時候G極高電平,保護時候低電平。而最近新出一個芯片,將Nmos放到了正端,通常Nmos會比Pmos成本低,導通阻值會偏小(Nmos導電溝道依靠電子),當然目前也有一些Pmos的導通阻值做到很小,比如TPC8107,做到了5.5個mohm左右。采用什麼樣的MOS,就需要有什麼樣的芯片來驅動。
在1-2串的鋰離子電池保護電路中幾乎都用到了Nmos,單cell的比如手機電池內用一個複合Nmos,而常用的保護芯片有S8241,S8261,R5426,MM3077等。2串鋰離子電池的比如一些DV電池同樣用到了Nmos,而2串鋰離子電池常用保護芯片用S8232,MM1412等。
3-4串主要用筆記本電池,此前所見到的都是在正端用Pmos,那為什麼Nmos相對廉價卻不采用呢?通常Nmos一般放到負端,這樣便於芯片驅動,但是因為筆記本電池需要通訊,包括SMBUS和HDQ都(dou)需(xu)要(yao)用(yong)到(dao)地(di)線(xian),因(yin)此(ci),當(dang)電(dian)池(chi)保(bao)護(hu)的(de)時(shi)候(hou),負(fu)端(duan)中(zhong)斷(duan),通(tong)訊(xun)無(wu)法(fa)進(jin)行(xing)。當(dang)然(ran),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)通(tong)訊(xun)而(er)將(jiang)通(tong)訊(xun)所(suo)用(yong)到(dao)的(de)地(di)線(xian)獨(du)立(li)出(chu)來(lai),直(zhi)接(jie)可(ke)以(yi)連(lian)接(jie)到(dao)B-,而主機端通訊的結構為開漏極,這樣在充電的時候,當MOSFET關閉的時候,會有漏電流從下圖的D1 D2流過。

圖1 MOSFET關閉時,漏電流的流向圖
當然也有解決此問題的方法,但是會帶來不穩定,具體方法,請參看下圖。
圖2 解決漏電流流向的方法
因此,在3-4串的筆記本電池中,通常是用到Pmos,當保護的時候,驅動會在B+ 和P+處拉電。但是最近新出的一個筆記本電池解決方案中,在正端是采用Nmos。我們知道Nmos,高電平導通,因此驅動就需要做到比B+ 和P+ 還要高,芯片內部的驅動必須用到charge pumps。
下麵羅列一些常用到的3-4串的筆記本電池管理/保護芯片。MM1414,S8254,bq2040,2060,208x家族,20zx0家族。Maxim 有1780 1781 據說最近推出了1785,Atmel 也出1款ATmega406,Microchip PS401 PS501,瑞薩M37517家族,微電通道 GC1318+x3100,還有IC新銳凹凸的oz930等等。
在5串以上的多串鋰離子電池保護電路方麵,因為目前的應用中隻是輸出1正1負,還很少見到有通訊電路的,所以相對來講,大部分都采用了Nmos。而(er)且(qie)鑒(jian)於(yu)動(dong)力(li)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)在(zai)應(ying)用(yong)中(zhong)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da),一(yi)般(ban)都(dou)采(cai)用(yong)了(le)充(chong)放(fang)電(dian)路(lu)相(xiang)對(dui)分(fen)開(kai),盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)在(zai)放(fang)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)回(hui)路(lu)阻(zu)抗(kang)。當(dang)然(ran),在(zai)一(yi)些(xie)高(gao)端(duan)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),采(cai)用(yong)了(le)通(tong)訊(xun)的(de)功(gong)能(neng),在(zai)解(jie)決(jue)共(gong)地(di)的(de)問(wen)題(ti)上(shang),采(cai)用(yong)了(le)光(guang)偶(ou)隔(ge)離(li)的(de)方(fang)法(fa),將(jiang)發(fa)出(chu)指(zhi)令(ling)與(yu)接(jie)受(shou)指(zhi)令(ling)分(fen)開(kai),采(cai)用(yong)4線結構。
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