利用DS2726在充电器反接时保护Li+电池

摘要：本应用笔记通过简单的设计修改，可以利用DS2726 Li+电池保护器承受负压，在充电器反接时为电池提供保护。

概述

充电器反接会损坏DS2726 Li+电池保护器。有些器件引脚对负电压非常敏感，导致芯片工作不正常。DS2726的高边p沟道FET将关断，但是DS2726的一些引脚无法承受负电压，本文讨论了两种保护方案：一种是增加肖特基二极管以钳位相应引脚的电压，另一方案是提高这些引脚的阻抗以限制电流/功耗。这些简单的设计方法使DS2726能够在充电器反接的情况下不被损坏。

设计修改

参考图1所示原理图。

保护PKP引脚

PKP引脚容易暴露在充电反接电压下，典型应用电路中，这个引脚已经有一个肖特基二极管，能够防止感应冲击(产生过流)，使该引脚拉至地电位以下。唯一需要修改的是提高PKP阻抗，从而限制流过肖特基二极管的电流。

10节电池使用42V充电器。
60V肖特基二极管具有Vf = 0.45。
RPKP电压为：-42V - (-0.45V) = -41.55V。
假设使用250mW电阻：

250mW = (-41.55V)²/RPKP
RPKP = 6.905kΩ

利用变阻器保护CC FET

下一个暴露于负压的引脚是CC，正常工作条件下，CC驱动充电控制器FET的栅极，电压摆幅达到PKP引脚电压以关断场效应管。CC引脚拉至PKP电压以下大约10V时，FET导通。由于PKP将被钳位在-0.45V，CC无法将FET打开。然而，充电控制FET只能承受±20V的栅-源电压。如果在充电控制器FET的栅极和源极之间增加变阻器V2，则可保护CC FET免于损坏。如果没有V2，栅-源电压将会达到-42V左右，这将超出FET的额定值。

变阻器在16V打开，钳制栅-源电压。
CC FET电压为：-42V + 16V = -26V。
CC电阻两端的压降为：-26V - (-0.45V) = -25.55V。
假定使用250mW电阻：

250mW = (-25.55V)²/RCC
RCC = 1.857kΩ

更大的CC和PKP电阻会导致充电控制器FET的通/断时间增大，从而使FET打开时在线性区域停留较长时间。实际应用中这个问题并不严重，因为电流受充电器限制。

钳位SNS引脚

尽管CC FET关断，负压作用在PK+是其体二极管将会导通。使SNS出现负压，SNS是最后一个需要肖特基二极管钳位的引脚。

保护FET的漏极电压是：-42V + 0.6V = -41.4V。
SNS引脚电压将钳位在-0.45V。
SNS电阻两端的压降是-41.4V - (-0.45V) = -39.95V。
假设使用250mW电阻：

250mW = (-39.95V)²/RCC
RCC = 6.384kΩ

比较器SNS引脚将吸收大约1µA电流：

1µA × 6.384kΩ = 6.384mV

这将在过电流门限引入大约6.4mV的误差。如果使用额定功率更大的电阻，可以减小电阻值，从而降低这个误差。

注意：SNS端的RC滤波器时间常数会随着电阻的提高而改变。因此，电容值也要相应改变，以维持适当的时间常数。SNS的时间常数应该与RDOC和RSC时间常数相一致。如果这些引脚的时间常数不一致，会在过流门限引入额外误差。


图1. 对DS2726典型应用电路进行修改，使其在充电器反接时免于损坏。

DS2726 pdf datasheet

结论

DS2726 Li+电池保护器经过电路修改后，能够在充电器反接时保护电池组。设计中虽然做出了一些折中考虑，但不会对保护器的整体工作性能造成影响。本应用笔记的计算假设使用额定功率为250mW的电阻。如果选择额定功率更大的电阻，可以减小电阻值。较小的阻值有助于降低对过流门限产生的误差电压，也可以减小CC通/断时间。还须注意的是，确保不要超过肖特基二极管的额定电流。