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超值:鋰離子電池保護電路的MOSFET選型手冊

發(fā)布時間:2014-11-11 責任編輯:sherryyu

【導讀】鋰離子電池保護電路中常用的MOSFET有很多,很多都還被常用到。但是在不同的鋰離子電池保護電路中不同的MOSFET會發(fā)揮不同的作用,而選對正確的MOSFET可以讓保護電路設計達到事半功倍的效果。這里就分享下幾種常見的鋰離子電池保護電路的MOSFET選取。
 
PMOS和NMOS在鋰離子電池保護電路中都有著廣泛的應用。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1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。采用什么樣的MOS,就需要有什么樣的芯片來驅(qū)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(nèi)用一個復合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,那為什么NMOS相對廉價卻不采用呢?通常NMOS一般放到負端,這樣便于芯片驅(qū)動,但是因為筆記本電池需要通訊,包括SMBUS和HDQ都需要用到地線,因此,當電池保護的時候,負端中斷,通訊無法進行。當然,我們可以為了保證通訊而將通訊所用到的地線獨立出來,直接可以連接到B-,而主機端通訊的結(jié)構(gòu)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。 
鋰離子電池保護電路
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當然也有解決此問題的方法,但是會帶來不穩(wěn)定,具體方法,請參看下圖。 
鋰離子電池保護電路
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(qū)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(qū)動就需要做到比B+ 和P+ 還要高,芯片內(nèi)部的驅(qū)動必須用到charge pumps。
 
下面羅列一些常用到的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(jù)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面,因為目前的應用中只是輸出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。而且鑒于動力鋰離子電池在應用中電流較大,一般都采用了充放電路相對分開,盡量減少在放電過程中回路阻抗。當然,在一些高端的應用中,采用了通訊的功能,在解決共地的問題上,采用了光偶隔離的方法,將發(fā)出指令與接受指令分開,采用4線結(jié)構(gòu)。
 
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