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详解单节保护电路DW01的工作原理和结构

文章出处:迈烽科技网责任编辑:作者:罗先生人气:发表时间:2018-03-19 09:50
详解单节保护电路DW01的工作原理和结构
 
  随着锂电池技术的不继完善,锂电池的应到越来越广泛。锂电池做在续航能力比以往的铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢蓄电池增加近一倍,许多手持仪器供电电池多采用锂电池供电。而为了保证锂电池的正常使用,锂电池必须得带有保护电路,防止其过充、过放,过流以及短路保护。小编以目前市场上最为广泛应用的芯片DW01,来解说如何设计一款单节锂电池保护电路,具有体积小巧、成本低廉等优点。
 
  1 DW01芯片介绍
 
  DW01是一个单节锂电池保护集成芯片,芯片功能有电压过充、过放,输出过流,短路保护功能。DW01芯片内部电路集成了三个电压检测电路、一个基准电路、一个延迟电路、一个短路保护电路和一个逻辑电路,其结构如图1所示。DW01采用SOT23-6封装,其引脚分布及外形如图2所示,引脚功能如表1所示[1]。

 
  2 电路设计及电路工作原理
 
  由于煤矿井下环境的特殊性,对仪器设备安全性要求更为严格,在电路设计时均采用双重保护。因此,本文中由2块DW01和2块SPN8822A芯片设计为双重保护电路,其原理图如图3所示[2]。
 
 
  2.1 锂电池保护板正常工作过程[3]
 
  当电芯电压在2.5V至4.3V之间时,DW01的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压),第二脚电压为0V。此时DW01的第1脚、第3脚电压将分别加到SPN8822A的第4、5脚,SPN8822A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01的电压,故均处于导通状态,即两个电子开关均处于开状态。此时,电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通,保护板有电压输出。
 
 
  2.2 锂电池保护板过放电保护控制原理
 
  当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时,DW01内部将通过R200电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时,DW01将认为电芯电压已处于过放电电压状态,便立即断开第1脚的输出电压,使第1脚电压变为0V,SPN8822A内的开关管因第4脚无电压而关闭。此时电芯与保护板之间处于断开状态,即电芯的放电回路被切断,电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板接上充电电压后,DW01检测到充电电压后便立即停止过放电状态,重新在第1脚输出高电压,使SPN8822A内的过放电控制管导通,即电芯与保护板又重新接上,电芯经充电器直接充电。

  2.3 锂电池保护板过充电保护控制原理
 
  当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高,当电芯电压升高到4.4V时,DW01将认为电芯电压已处于过充电电压状态,便立即断开第3脚的输出电压,使第3脚电压变为0V,SPN8822A内的开关管因第5脚无电压而关闭。此时,电芯与保护板之间处于断开状态,即电芯的充电回路被切断,电芯将停止充电,保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护板接上放电负载后,因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电。当电芯的电压低于4.3V时,DW01停止过充电保护状态,重新在第3脚输出高电压,使SPN8822A内的过充电控制管导通,即电芯与保护板又重新接上,电芯又能进行正常的充放电。
 
  2.4 保护板短路保护控制原理
 
  在保护板对外放电的过程中,SPN8822A内的两个电子开关并不完全等效于两个机械开关,而是等效于两个阻值很小的电阻,并称为SPN8822A的导通内阻。每个开关的导通内阻约为30mΩ,加在G极上的电压实际上是直接控制每个开关管的导通内阻大小的。当G极电压大于1V时,开关管的导通内阻很小(几十毫欧),相当于开关闭合;当G极电压小于0.7V时,开关管的导通内阻很大(几MΩ),相当于开关断开。DW01允许输出的最大电流是3.3A,实现了过电流保护。
 
  3 结束语
 
  DW01芯片的结构以及工作原理,并给出了单节锂电池的双重保护电路设计,该电路具有体积小巧、保护灵敏等特点。该电路设计具有体积小、成本低、可靠性和稳定性高等优点,适用于中、小功率电子设备,并且该产品已在煤矿井下的便携设备中得到了大量的应用。

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此文关键字:单节保护电路

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