Цепь защиты от литиевых батарей - почему два последовательных полевых МОП-транзистора поменялись местами?


20

Я изучал микросхему защиты батареи и опорную схему (ниже), обычно используемую в литий-ионных батареях для сотовых телефонов, и меня смущают два последовательно соединенных полевых МОП-транзистора на отрицательной клемме EB-.

Согласно этому вопросу , теперь я понимаю, что МОП-транзисторы могут работать в любом направлении SD или DS.

Мои вопросы: 1. Почему в этой схеме два МОП-транзистора? Почему не только один? 2. Если они ведут в любом направлении, почему FET1 и FET2 установлены с противоположной полярностью? Как это помогает схеме?

S-8261 Опорная цепь

Ответы:


33

Это по двум причинам.

Ну, на самом деле только для одного, но с двумя факторами.

При включении МОП-транзистор может работать в обоих направлениях, так как он действительно является резистивным каналом, который открывается или закрывается. (Точно так же, как кран, он открыт с крошечным сопротивлением, закрыт с огромным сопротивлением или небольшой градацией между ними.)

Но МОП-транзистор также имеет то, что называется корпусным диодом, который обозначен маленькой стрелкой. Этот диод тела всегда проводит, когда он смещен вперед. Это выглядит примерно так:

схематический

смоделируйте эту схему - Схема, созданная с использованием CircuitLab (странная текстовая метка в стороне, чтобы сделать изображение менее напыщенным)

Это внутри всех МОП-транзисторов, из-за их внутренней конструкции, так что это не вариант. Некоторые полевые МОП-транзисторы изготавливаются специально для того, чтобы диод стал более полезным для определенных применений, но там всегда есть диод.

Как указано в комментариях; Body-Diode является следствием соединения подложки. Я помню, как видел редкий один или два типа MOSFET с этим соединением на отдельном выводе, но их было бы трудно найти. (И вы, вероятно, все равно захотите нормально подключить контакт для текущей возможности)

Это означает, что если вы используете только один в токовом тракте, который может проводить два пути, один из них всегда будет проводить примерно с одним падением напряжения на диоде.

Иногда ты этого хочешь, иногда нет. Если вы не подключите два полевых МОП-транзистора в обратном порядке, общая картина станет такой:

схематический

смоделировать эту схему

Когда диод одного тела проводит, другой блокирует и наоборот.


Теперь в случае защиты батареи оба полевых МОП-транзистора соединены своим затвором с независимым выводом ввода / вывода, потому что, когда батарея разряжена, она может быть заряжена, а когда она полна, она может быть разряжена. Таким образом, микросхема включает только полевой МОП-транзистор, диод которого блокирует разрешенные направления, и, если батарея находится на одном крайнем уровне своего варианта использования, его диод корпуса по меньшей мере пропустит ток в другом направлении, даже если ситуация повышенного или пониженного напряжения сохраняться некоторое время после начала тока.

Может ли это вызвать проблемы с нагревом MOSFET, когда батарея ведет себя сверхъестественно, - это отдельный вопрос, и до сих пор доказано, что это не проблема. Обычно диод корпуса проводит только долю секунды, прежде чем исчезнет повышенное / пониженное напряжение и оба МОП-транзистора снова включатся.

Диоды, показанные на схеме, могли указывать на этот факт (мои глаза поначалу прикрывали их), но с равной вероятностью они намереваются предложить вам лучшие диоды для поддержки более высоких безопасных токов разряда от полной батареи или токов зарядки до пустой.


1
Спасибо за подробное объяснение. Это имеет смысл сейчас!
Райан Григгс

@RyanGriggs Не беспокойся вообще. И спасибо, что
нажали

Можно было бы построить МОП-транзистор без диода корпуса между истоком и стоком; большинство полевых МОП-транзисторов в микросхемах NMOS или CMOS имеют аноды всех диодов корпуса для всех NFET, подключенных к отрицательной шине, независимо от источника и стока. Дискретные МОП-транзисторы связывают сток с подложкой, поскольку наиболее надежное соединение - с клеммой подложки (для него доступна вся поверхность транзистора), и было бы бесполезно использовать его только в целях смещения подложки, а не для цель проведения тока.
суперкат

@supercat Вы правы. Если я вспомню, что сейчас не 2:30 утра, я подумаю над тем, чтобы что-то отредактировать. Но, хотя я помню несколько дискрет, имеющих доступ к субстрату десятилетия назад, как вы говорите, это исключительная редкость.
Asmyldof

1
@supercat Справедливо. Я чувствую, что это очень маловероятно, но давайте не будем описывать все возможные МОП-транзисторы. Для новичка (аудитория таких вопросов), я думаю, мы уже переусердствовали. Боюсь, я
оставлю

13

На практике силовой МОП-транзистор имеет корпусный диод параллельно каналу. Эти паразитные диоды являются неотъемлемой частью силового MOSFET. В результате мощный МОП-транзистор может блокировать ток только в одном направлении. Переключатель в цепи защиты аккумулятора должен блокировать ток в обоих направлениях: зарядка и разрядка. Вот почему в серии есть два противоположных МОП-транзистора: по одному для каждого направления.


4

Один FET предназначен для блокировки зарядки, а другой - для блокировки разряда. Это позволяет 3 режима работы: зарядка, разрядка и сон.

Обратитесь к разделу «Сокращенные полевые транзисторы и драйвер полевого транзистора» в этом документе .

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.