应用笔记 4192

为DS2784独立式电量计添加热保护功能


摘要 : DS2784独立式电量计为锂离子(Li+)电池提供过压及过流保护功能。然而,一些新型锂离子应用还需要热保护。本文介绍了如何在DS2784典型应用电路中加入MAX6506温度传感器和MAX4613模拟开关来实现可编程温度控制。与这些辅助器件配合使用,DS2784能够发挥其全部功能。

引言

DS2784独立式电量计提供精确的电压、温度和电流测量,同时内置SHA-1认证算法。内置安全电路可保护锂离子(Li+)电池不受过压、欠压、过流、短路故障的影响。若想提高安全水平,可在典型应用电路中添加MAX6506双门限温度开关及MAX4613四路SPST模拟开关来实现可编程的热保护。图1为带有其它辅助器件的应用电路。

图1. 在DS2784应用电路中加入MAX6506和MAX4613实现可编程的热保护(开关U1A-U1D表示MAX4613内的4个开关)。
图1. 在DS2784应用电路中加入MAX6506和MAX4613实现可编程的热保护(开关U1A–U1D代表MAX4613内的4个开关)。

电路原理

MAX6506具有两个高有效、推挽输出驱动器,当温度高于触发门限时置位。ALARM引脚温度门限是工厂设置的,WARN引脚电压可由用户设置为低于S0和S1引脚设置的ALARM门限值。图1配置中WARN电压比ALARM门限值低10°C。MAX6506的2.5V至5.5V VCC范围和低电流消耗(典型值40µA)使之特别适合单电池应用。

MAX4613提供了两个常开(NO)的单刀/单掷(SPST)开关和两个常闭(NC)的SPST开关。MAX4613支持高达40V的电源电压。它的V+引脚必须连接到DS2784的CP引脚,使该模拟开关可以将高压栅极驱动从放电控制(DC)和充电控制(CC)引脚连接至保护FET。MAX4613的开关控制信号以单独的数字逻辑电源引脚(VL)为参照。VL必须与MAX6506连接到同一电源;也就是说,连接到电池正端。电源电流和MAX4613逻辑电流最大值均规定为5µA,总的最大电流为10µA。

电路工作原理

当MAX6506温度达到用户设置的WARN触发电平时,WARN引脚为高。这将关断U1B并断开CC高压驱动与CC保护FET之间的连接。同时,开关U1D闭合,CC保护FET的栅极连接到电池电压。这样可以使CC保护FET关断并设置VGS电压为零。WARN引脚具有工厂设置的典型值为5°C的温度滞回。

如果MAX6506温度继续上升,并达到工厂设置的ALARN触发门限,ALARN引脚为高。这将关断U1C并断开DC高压驱动与DC保护FET之间的连接。同时,开关U1A闭合,DC保护FET的栅极连接到VSS。这样可以使DC保护FET关断。ALARM引脚具有工厂设置的典型值为2°C温度滞回。图2为电路工作曲线。

图2. CC和DC栅极在不同温度下的工作曲线
图2. CC和DC栅极在不同温度下的工作曲线

结论

DS2784是功能齐备的独立式电量计,具有高精度模拟测量、锂离子电池保护功能和SHA-1验证。保护电路可确保实现电压和电流保护。本文详细介绍了DS2784典型应用电路中添加另外两款器件配合工作,从而实现可编程热保护的简单方法。两款辅助IC可以实现CC和DC FET温度控制。与这些辅助器件配合使用,DS2784才能够发挥其全部功能。
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