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锂离子电池组充放电保护和容量均衡控制电路X3100/X3101应用

作者: 时间:2012-03-15 来源:网络 收藏
6. 内部保护功能

  X3100和X3101除了周期地监控过充电和过放电状态外,还连续监控过流状态。当出现保护状态时,自动关断外接的充放电控制MOSFET,并且,当保护状态消失后,充放电控制MOSFET可自动恢复导通。

  过充电电压UOV、过放电电压UUV和过电流检测电压UOC门限值都可通过软件单独选择,并且存贮在内部非易失性寄存器中。这样可以满足特性不同的锂离子电池对保护参数的要求。

  过充电保护延迟时间tOV、过放电保护和释放延迟时间tUV/tUVR,以及过电流保护和释放时间tOC/tOCR,都可以通过改变OVT、UVT和OCT脚外接电容的容量来改变。

  6.1 周期性保护监控

  在正常工作状态下,模拟信号选择脚设定为AS2=L AS1=L AS0=L。在这种状态下,为了节省能源,过充电和过放电保护电路通常处于关断状态,但是通过内部的保护采样速率定时器(PSRT)周期地接通过充电和过放电保护电路。在125ms周期内,过充电和过放电保护电路大约导通2ms。在正常工作状态下,过流状态是连续监控的。在监控状态下,过充电和过放电状态也是连续监控的。

  6.2 过充电保护

  X3100和X3101监控电池组中任意单体电池的电压(UCELL)。如果任意一只单体电池的电压UCELL高于过充电保护电压UOV,并且持续时间超过过充电延迟时间tOV后,外接的充电控制MOSFET关断(OVP/LMON脚电压为UCC)。X3100和X3101进入过充电保护状态。应当说明,此时UVP脚电压控制的放电MOSFET将不受过充电状态影响。

  在过充电保护状态下,控制寄存器中的OVPC位的状态有可能改变,这样将使OVP/LMON脚电压变为USS(充电控制MOSFET导通),但是X3100和X3101脱离过充电状态以前,OVP脚的电压将不改变。
改变OVT和GND脚外接电容器COV的容量可改变过充电保护延迟时间tOV。典型的过充电延迟时间tOV如表19所列。延迟时间可按下式近似计算:

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/230949.htm


  在过充电状态下,该器件仍连续监控单体电池的电压,当所有单体电池的电压UCELL都低于过充电释放电压UOVR时,该器件脱离过充电状态,同时充电控制MOSFET自动导通(OVP/LMON脚电压变为USS)。在该器件脱离过充电保护状态时,放电控制MOSFET的工作不受影响。

6.3 过放电保护

  如果任意单体电池的电压UCELL低于过放电保护电压UUV,并且持续时间大于过放电延迟时间tUV后,电池组将进入过放电保护状态。此时,X3100和X3101输出信号使放电控制MOSFET自动关断(UVP/OCP脚电压变为UCC)。然后,该器件进入休眠状态。此后X3100/X3101必须完成以下步骤,电池组才能放电:

  ── X3100和X3101脱离休眠状态。
  ── 必需利用微控制器并经过控制寄存器使充电控制MOSFET导通(OVP/LMON脚电压变为USS)。
  ── 所有单体电池的电压UCELL必须高于过放电释放电压UUVR并且持续时间必须超过过放电释放延迟时间tUVR。
  ── 必须利用微控制器并经过控制寄存器使放电控制MOSFET导通。

  过放电保护和过放电释放延迟时间tUV和tUVR,可以通过改变UVT和GND脚外接电容器CUV的容量来改变。tUV、tUVR与CUV的关系如下:


6.4 过电流保护

  在工作过程中,除了监控每只单体电池的电压外,X3100和X3101还连续监控电流采样电阻RSENSE两端的电压UCS21(即UCS2-UCS1),如果UCS21高于过电流保护门限电压UOC并且持续时间大于过电流检测延迟时间tOC后,X3100和X3101将进入过电流保护状态,如图4所示。在该状态下,放电控制MOSFET自动关断(UVP/OCP脚电压变为UCC),因此电流不能流过P+和P-端。

图4 过电流保护电路


  只要进入过电流保护状态,X3100和X3101就开始监控负载。

  在负载监控状态下,为了检测负载电阻,OVP/LMON脚输出很小的负载监控电流(ILMON=7.5μA 典型)。如果负载电阻大于150KΩ(ILMON=0μA)并且持续时间超过过电流保护释放时间tOCR后,X3100和X3101将脱离过电流状态。放电控制MOSFET自动导通(UVP/OCP脚电压变为USS)。

  改变OCT和USS脚外接电容器COC的容量,可以改变过电流检测和释放延迟时间tOC和tOCR、tOC和tOCR与COC的关系如下:

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关键词:锂离子电池组充电控制器容量均衡控制

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