本應(yīng)用筆記向讀者推薦使用達(dá)拉斯半導(dǎo)體DS2438電池監(jiān)測(cè)器的鋰離子/聚合物電池組電路參考設(shè)計(jì)。特別強(qiáng)調(diào)DS2438在電池組中相對(duì)于電池單元和鋰離子保護(hù)電路的放置。解釋了為什么必須解決這個(gè)問題以確保電池組的正確和安全操作。此外，還討論并詳細(xì)描述了ESD保護(hù)的注意事項(xiàng)和組件選擇。

概述

本應(yīng)用筆記介紹了基于DS2438的鋰離子電池組的低側(cè)n溝道安全FET的實(shí)現(xiàn)。本文介紹了一個(gè)專注于Li+電池安全性和ESD硬度的參考設(shè)計(jì)。ESD保護(hù)元件推薦用于DS2438直接連接在電池上、電路中存在保護(hù)FET、器件接地可能懸空的應(yīng)用。本文還考慮了保護(hù)電路如何影響DS2438的工作范圍和A/D精度。

Li+安全注意事項(xiàng)

將首先考慮安全性。Dallas建議，安全FET的Li+電池側(cè)不應(yīng)存在電路。這種連接可能會(huì)繞過安全FET，從而危及電池組的整體安全性。圖 1 顯示了這種情況的示例。

圖1.如果達(dá)拉斯芯片位于電池側(cè)，則繞過安全FET的潛在充電路徑。

DS2438的n溝道漏極開路DQ輸出驅(qū)動(dòng)器的漏極至體二極管可以通過器件提供一條充電路徑（如圖1所示），該路徑將繞過保護(hù)FET。僅當(dāng)V之間的電位差時(shí)，該傳導(dǎo)路徑才會(huì)存在CHΦDQ大于二極管壓降，大于V之和細(xì)胞以及R1兩端的壓降。雖然這種情況不太可能發(fā)生，但如果DS2438連接在安全FET的電池側(cè)，它確實(shí)說明了繞過安全電路的可能方法。因此，Dallas建議將DS2438連接在安全FET的端子側(cè)，除非Li+電池制造商另有建議。

達(dá)拉斯參考設(shè)計(jì)

下圖2所示為DS2438相對(duì)于低側(cè)n溝道安全FET的推薦方案。此外，Dallas推薦的無源器件主要用于保護(hù)DS2438免受ESD損壞。每個(gè)設(shè)備提供的保護(hù)如下所述：

圖2.推薦用于具有低側(cè)n溝道保護(hù)FET的單節(jié)Li+電池組的原理圖。

電容 C1 在 Vcc上只是一個(gè)高頻旁路帽。建議使用 0.1 μF。

VCC上的齊納二極管D1有兩個(gè)用途。它箝位在齊納電壓下，因此ESD和開關(guān)瞬變不會(huì)通過VCC損壞達(dá)拉斯芯片。在正向偏置區(qū)域，它鉗位在 0.7 伏左右，從而不允許 VCC 比 GND 低 0.7 伏以上，這在 CHarge 和 DIScharge FET 均為高阻抗時(shí)是可能的。選擇大于應(yīng)用最大電池電壓但低于DS10的0.2438 V額定值的齊納電壓。齊納值介于 5.1 V 和 10.0 V 之間是圖 2 所示電路的理想選擇。

電阻R1與Vcc串聯(lián)限制通過器件和保護(hù)齊納D1的電流。建議最小R1值為510Ω，以便在接地浮動(dòng)（禁用CHarge和DIScharge）的情況下提供保護(hù)。如果電路沒有充電保護(hù)，并且GND永遠(yuǎn)不會(huì)處于浮動(dòng)狀態(tài)，則建議R1值至少為330Ω。由于DS2438的最大有功電流為100 μA，因此最差情況為50 mV。

齊納二極管D2對(duì)DQ執(zhí)行的功能與D1對(duì)Vcc執(zhí)行的功能相同.選擇大于應(yīng)用的通信邏輯高電平的齊納值，但低于 DQ 的 5.5 V 最大額定值。如果應(yīng)用程序不允許浮動(dòng)接地條件，則不需要此組件。

與DQ串聯(lián)的電阻R2限制通過DQ和GND內(nèi)部連接的大型ESD保護(hù)二極管以及通過外部保護(hù)二極管D2的電流。建議R2值至少為330Ω（如果接地永遠(yuǎn)不會(huì)浮動(dòng)，則為100Ω），但要考慮DQ上拉電阻的大?。ㄍǔ０惭b在主機(jī)系統(tǒng)中）以及DQ和主機(jī)的I/O規(guī)格 處理器，然后再設(shè)置此值。

與VAD串聯(lián)的電阻R3限制通過Vcc的另一個(gè)可能的ESD路徑的電流.建議R510的值至少為3Ω。在選擇R3值時(shí)，請(qǐng)考慮可能的壓降和由此產(chǎn)生的A/D不準(zhǔn)確性。

總之，本應(yīng)用筆記考慮了DS2438在鋰離子電池組中的應(yīng)用，該電池組通常采用低側(cè)n溝道安全FET。Dallas建議DS2438連接在安全FET的端子側(cè)，這樣就不會(huì)有繞過FET的潛在充電路徑。建議使用參考設(shè)計(jì)，包括提高電池組ESD硬度的無源元件，以滿足IEC1000-4-2型號(hào)（±8kV直接接觸，±15kV空氣）的要求。