TI的鋰離子電池充電保護(hù)集成電路UCC3957

6．過(guò)電壓保護(hù)與智能放電特性
如果某一電池充電電壓超過(guò)正常過(guò)充電閥值電位，則充電FET晶體管VT1關(guān)斷，以防止電池過(guò)充電。關(guān)斷一直保持到該電池電壓降低到過(guò)充電閥值電位。在大多數(shù)保護(hù)電路設(shè)計(jì)中，在該過(guò)電壓保護(hù)帶（在正常值∽過(guò)充電閥值之間，或反之，在過(guò)充電閥值∽正常值之間），充電FET晶體管VT1一直處于保護(hù)的完全關(guān)斷工作狀態(tài)，此時(shí)放電電流必須通過(guò)充電FET晶體管VT1的體二極管，該二極管的壓降高達(dá)1V，從而在充電FET晶體管VT1內(nèi)產(chǎn)生極大的功耗，消耗寶貴的電池功率。

UCC3957具有獨(dú)到的智能放電特性，它可使充電FET晶體管VT1對(duì)放電電流導(dǎo)通（僅對(duì)放電而言）而仍然處于過(guò)電壓回差范圍之內(nèi)。這樣就大大減少了充電FET晶體管VT1上的功耗。這一措施是通過(guò)采樣流經(jīng)電流檢測(cè)電阻RSENES上的電壓降來(lái)完成的，如果這個(gè)電壓降超過(guò)15mV(0.025Ω電流檢測(cè)電阻對(duì)應(yīng)0.6A的放電電流)，則充電FET晶體管VT1再次導(dǎo)通。此例中，若20mW的FET晶體管，其體二極管電壓降為1V，對(duì)應(yīng)為1A負(fù)載，則VT1的功耗由1W降至0.02W。

7．過(guò)電流保護(hù)
UCC3957采用二級(jí)過(guò)電流保護(hù)模式保護(hù)電池組的過(guò)充電電流和電池組短路，當(dāng)電流檢測(cè)電阻RSENSE（接在引腳AN4與引腳BATLO之間）上的電壓降超過(guò)某一閥值電位時(shí)，過(guò)電流保護(hù)進(jìn)入打嗝兒保護(hù)工作模式。在這一工作模式時(shí)，放電FET晶體管VT2周期性地關(guān)斷與導(dǎo)通，直到故障排除。一旦故障排除，UCC3957自動(dòng)恢復(fù)正常工作。

為了適應(yīng)大的容性負(fù)載，UCC3957有兩個(gè)過(guò)電流閥值電壓，對(duì)應(yīng)每一閥值電壓可以設(shè)定不同的延遲時(shí)間。這種二級(jí)過(guò)電流保護(hù)既可對(duì)短路提供快速的響應(yīng)，又可使電池組承受一定的浪涌電流。這樣可防止由于濾波電容較大而引起不必要的過(guò)電流誤保護(hù)動(dòng)作。

第一級(jí)過(guò)電流保護(hù)閥值電位為150mV，對(duì)應(yīng)0.025Ω的電流檢測(cè)電阻，過(guò)電流閥值為6A。如果峰值放電電流持續(xù)時(shí)間超過(guò)該值所設(shè)定的時(shí)間（由接在CDLY1和地之間的電容設(shè)定），UCC3957進(jìn)入打嗝兒保護(hù)工作模式。打嗝兒保護(hù)工作模式時(shí)的占空比約為6%，即關(guān)斷時(shí)間大約是導(dǎo)通時(shí)間的17倍。

第二級(jí)過(guò)電流閥值電位為375mV，對(duì)應(yīng)0.025Ω電流檢測(cè)電阻，過(guò)電流閥值為15A。如果峰值放電電流超過(guò)該電位值所設(shè)定的時(shí)間（由接在CCDLY2和地之間的電容設(shè)定），UCC3957進(jìn)入打嗝兒保護(hù)工作模式，并且占空比一般小于1%。而關(guān)斷時(shí)間tOFF仍然由接在CCDLY1與地之間的電容決定。這一技術(shù)大大地降低了短路時(shí)FET晶體管VT2上的功耗，從而降低了對(duì)FET晶體管VT2的使用要求。

當(dāng)CDLY1=0.022μF時(shí)，則對(duì)應(yīng)第一級(jí)過(guò)電流的（當(dāng)電流大于6A而小于15A時(shí)）導(dǎo)通時(shí)間tON大約為大約10ms，關(guān)斷時(shí)間tOFF大約為160ms，占空比為5.9%；當(dāng)電流超過(guò)15A時(shí)如果不用CDLY2，則第二級(jí)過(guò)電流保護(hù)的占空比為0.1%；如果CDLY2取22PF時(shí)，則對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通時(shí)間為800μs，占空比為0.5%。

4.2 UCC3957的典型應(yīng)用電路

采用UCC3957的4節(jié)電池組的典型保護(hù)電路如圖4所示。

圖4中，VR₁和R₂用于當(dāng)充電器開路充電電壓過(guò)高時(shí)，保護(hù)充電FET晶體管VT1。在該應(yīng)用電路中，短路時(shí)放電FET晶體管VT2關(guān)斷，由于電池組輸出的分布電感，這時(shí)的會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓的負(fù)突變；這一負(fù)突變會(huì)超過(guò)放電FET晶體管VT2的耐壓值，這一負(fù)突變也會(huì)損壞UCC3597。圖4中的VD1對(duì)這一負(fù)突變箝位以保護(hù)放電FET晶體管VT2，C5應(yīng)直接置于電池組的頂端和底端。

由于當(dāng)放電過(guò)電流保護(hù)時(shí)，放電FET晶體管VT2產(chǎn)生的負(fù)電壓過(guò)充電與的大小有關(guān)，而與放電FET晶體管VT2的導(dǎo)通和關(guān)斷驅(qū)動(dòng)脈沖的上升、下降時(shí)間有關(guān)。故圖4中用R3、C5、R4來(lái)控制的大小。