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          基于DW01芯片的鋰電池保護電路設計 

          作者:郭洪祥 時間:2016-07-28 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
          編者按:本文介紹了DW01芯片的結構以及工作原理,并給出了單節(jié)鋰電池的雙重保護電路設計,該電路具有體積小巧、保護靈敏等特點。

          摘要:本文介紹了芯片的結構以及工作原理,并給出了單節(jié)的雙重設計,該電路具有體積小巧、保護靈敏等特點。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201607/294704.htm

          引言

            隨著電子技術的發(fā)展,越來越多的手持設備在煤礦井下得到了廣泛的應用。為了提高手持設備的續(xù)航能力,其供電電池多采用供電。而為了保證供電手持儀器在煤礦井下的安全使用,鋰電池必須帶有,防止其過充、過放以及短路保護。本文以為主要芯片,設計了一款單節(jié)鋰電池,具有體積小巧、成本低廉等優(yōu)點。

          1 芯片介紹

            DW01是一款單節(jié)可充電鋰電池保護集成電路,具有過充、過放、過流及短路保護功能。內(nèi)部包含:三個電壓檢測電路、一個基準電路、一個延遲電路、一個短路保護電路和一個邏輯電路,其結構如圖1所示。DW01采用SOT23-6封裝,其引腳分布及外形如圖2所示,引腳功能如表1所示[1]。

          2 電路設計及電路工作原理

            由于煤礦井下環(huán)境的特殊性,對儀器設備安全性要求更為嚴格,在電路設計時均采用雙重保護。因此,本文中由2塊DW01和2塊SPN8822A芯片設計為雙重保護電路,其原理圖如圖3所示[2]。

          2.1 鋰電池保護板正常工作過程[3]

            當電芯電壓在2.5V至4.3V之間時,DW01的第1腳、第3腳均輸出高電平(等于供電電壓),第二腳電壓為0V。此時DW01的第1腳、第3腳電壓將分別加到SPN8822A的第4、5腳,SPN8822A內(nèi)的兩個電子開關因其G極接到來自DW01的電壓,故均處于導通狀態(tài),即兩個電子開關均處于開狀態(tài)。此時,電芯的負極與保護板的P-端相當于直接連通,保護板有電壓輸出。

          2.2 鋰電池保護板過放電保護控制原理

            當電芯通過外接的負載進行放電時,電芯的電壓將慢慢降低,同時,DW01內(nèi)部將通過R200電阻實時監(jiān)測電芯電壓,當電芯電壓下降到約2.3V時,DW01將認為電芯電壓已處于過放電電壓狀態(tài),便立即斷開第1腳的輸出電壓,使第1腳電壓變?yōu)?V,SPN8822A內(nèi)的開關管因第4腳無電壓而關閉。此時電芯與保護板之間處于斷開狀態(tài),即電芯的放電回路被切斷,電芯將停止放電。保護板處于過放電狀態(tài)并一直保持。等到保護板接上充電電壓后,DW01檢測到充電電壓后便立即停止過放電狀態(tài),重新在第1腳輸出高電壓,使SPN8822A內(nèi)的過放電控制管導通,即電芯與保護板又重新接上,電芯經(jīng)充電器直接充電。

          2.3 鋰電池保護板過充電保護控制原理

            當電池通過充電器正常充電時,隨著充電時間的增加,電芯的電壓將越來越高,當電芯電壓升高到4.4V時,DW01將認為電芯電壓已處于過充電電壓狀態(tài),便立即斷開第3腳的輸出電壓,使第3腳電壓變?yōu)?V,SPN8822A內(nèi)的開關管因第5腳無電壓而關閉。此時,電芯與保護板之間處于斷開狀態(tài),即電芯的充電回路被切斷,電芯將停止充電,保護板處于過充電狀態(tài)并一直保持。等到保護板接上放電負載后,因此時雖然過充電控制開關管關閉,但其內(nèi)部的二極管正向與放電回路的方向相同,故放電回路可以進行放電。當電芯的電壓低于4.3V時,DW01停止過充電保護狀態(tài),重新在第3腳輸出高電壓,使SPN8822A內(nèi)的過充電控制管導通,即電芯與保護板又重新接上,電芯又能進行正常的充放電。

          2.4 保護板短路保護控制原理

            在保護板對外放電的過程中,SPN8822A內(nèi)的兩個電子開關并不完全等效于兩個機械開關,而是等效于兩個阻值很小的電阻,并稱為SPN8822A的導通內(nèi)阻。每個開關的導通內(nèi)阻約為30mΩ,加在G極上的電壓實際上是直接控制每個開關管的導通內(nèi)阻大小的。當G極電壓大于1V時,開關管的導通內(nèi)阻很小(幾十毫歐),相當于開關閉合;當G極電壓小于0.7V時,開關管的導通內(nèi)阻很大(幾MΩ),相當于開關斷開。DW01允許輸出的最大電流是3.3A,實現(xiàn)了過電流保護。

          3 結束語

            該電路設計具有體積小、成本低、可靠性和穩(wěn)定性高等優(yōu)點,適用于中、小功率電子設備,并且該產(chǎn)品已在煤礦井下的便攜設備中得到了大量的應用。

          參考文獻:

            [1] DW01數(shù)據(jù)手冊[EB/OL],http://wenku.baidu.com/view/64b4aaf3f90f76c661371a64.html.

            [2]SPN8822A數(shù)據(jù)手冊[EB/OL],http://www.micro-bridge.com/data/syncpower/SPN8822A.pdf.

            [3]鋰離子電池保護電路原理分析[EB/OL].電子開發(fā)網(wǎng).http://www.dzkf.cn/html/dianziDIY/2007/0215/1600.html.

          本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第7期第71頁,歡迎您寫論文時引用,并注明出處。



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