鉅大LARGE | 點擊量：999次 | 2021年12月08日
新型鋰離子電池充放電保護器MAX1665S/V/X
摘要：MAX1665S/V/XjMAXIM公司生產(chǎn)的一種專用的鋰離子電池組充、放電控制保護器。利用它可以對鋰離子電池組供應(yīng)有鏟的過壓、欠壓和過泫保護。文中介紹了MAX1665S/V/X的性能參數(shù)、典型電路的工作原理，同時給出了2～4節(jié)鋰離子電池組保護器的應(yīng)用電路。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池過充電過放電保護器MAX1665
1概述
鋰離子電池是一種新型可用充電電池，它具有單體工作電壓高、體積小、重量輕、能量密度高、循環(huán)壽命長（高達1200次）、可在兩小時內(nèi)快速充足電以及允許放電溫度范圍寬（-20～+60℃）等優(yōu)點。此外，鋰離子電池還有自放電電流小，無記憶效應(yīng)和無環(huán)境污染等優(yōu)點，它的綜合性能優(yōu)于鉛酸、鎳鎘、鎳氫和金屬鋰離子電池，因而是目前性能最好的電池?？蓮V泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、移動通信、手機及無線電臺等。
鋰離子電池的重要缺點是不雞允許過充電和過放電。為了防止鋰離子電池過充電和過放電，單體電池或電池組都必須加裝充、放電及過流保護電路，并且要專用的充電器來對鋰離子電池執(zhí)行最安全和最佳地充電，以延長其使用壽命。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
MAX1665S、MAX1665V、MAX1665X是分別可用于2、3、4節(jié)鋰離子電池組的充放電過過程控制器，這些器件能檢測每一節(jié)電池的電壓及充、放電電流，并可為鋰離子電池組供應(yīng)過壓、欠壓和過流保持，它們通過控制兩只外部N溝道MOS場效應(yīng)管的通斷來實現(xiàn)對電池且的充、充電保護。由MAX1665構(gòu)成保護器所需的元件少，且工作電流非常低，從而保證電池在長期儲藏期間不會過放電。
2重要特性參數(shù)及管腳功能
MAX1665鋰離子電池充電保護器的重要功能如下：
●具有保護功能，可對電池和電池組進行過充電和過放電保護；
●典型電源電流值為16μA；
●休眠電流小于1μA；
●電池組匹配輸入偏置電流小于500pA，可維掛電池組的平衡；
●B4p、B3p、B2p、B1p與pKN之間的最大電壓分別為+24V、+18V、+12V、+6V；
●工作溫度范圍為：-40～+80℃；
●儲藏溫度范圍為-60～+150℃。
MAX1665采用8腳SO封裝，其引腳排列如圖1所示。各器件的管腳功能如表1所列。表1MAX1665引腳功能
管腳名稱功能MAX1665SMAX1665VMAX1665X1，81-I.C內(nèi)部連通，外部不接--1B4p電池4正極輸入端，連接到鋰離子電池組第四節(jié)電池的正極端222DSG放電控制輸出端，驅(qū)動控制外部NMOSFET的柵極，控制充電過程333CHG充電控制輸出端，驅(qū)動控制外部NMOSFET的柵極，控制充電過程444pKN電池組負(fù)極輸入555BN接第一節(jié)串聯(lián)鋰離子電池負(fù)極666B1p電池1正極輸入端，連接到鋰離子電池組第一節(jié)電池的正極端777B2p電池2正極輸入端，連接到鋰離子電池組第二節(jié)電池的正極端-88B3p電池3正極輸入端，連接到鋰離子電池組第三節(jié)電池的正極端
3保護工作原理
3.1過壓保護
當(dāng)任何一節(jié)電池電壓升高到Vov(過壓限定值)以上時，芯片中CHG端輸出低電平以控制外部MOSFET關(guān)斷，從而斷開電池的充電回路。MAX1665可在電池組內(nèi)逐個測量線一節(jié)電池電壓防防止過充電。當(dāng)電池電壓下降到Vov-100mV以下時，充電過程又重新開始。
3.2欠壓或過放電保護
在電池組只，當(dāng)每節(jié)電池電壓均高于欠壓門限值VUV(典型值2.5V)時，器件將房產(chǎn)控制外部MOSFET接通放電回路，以允許電池組放電。放電過程中，只要其中一節(jié)電池電壓低于VUV時，器件便將CHG鎖定到pKN，DSG鎖定到BN，從而MOSFET的關(guān)斷放電回路將使器件進入睡眠模式，此時靜態(tài)電流低于1μA。
在長期儲藏期間，MAX1665進入睡眠模式，電池將安全放電（小于1μA）直到電池達到欠壓門限為止。當(dāng)外部電池接通并使BN端電壓上升超過pKN端電壓18mV時，電路重新進入正常工作狀態(tài)。
3.3過流保護
當(dāng)MAX1665檢查出過流時，通過連接CHG和DSG來關(guān)斷外部MOSFET，從而停止充電或放電過程。在充電模式，當(dāng)BN端到pKN端的電壓超過+250mV時，將進入過流充電。在放電模式，當(dāng)BN端到pKN端的電壓低于-250mV時，進入過流放電。在任何一種過流條件下，CHG和DSG端均給出50ms/12Hz的選通脈沖（定期采樣電池電流），直到過流故障消除為止。假如過壓和過流條件同時存在，則過壓條件優(yōu)先；假如過充電（欠壓）和過充條件同時存在，則達放電條件優(yōu)先。
3.4電池電流平衡
當(dāng)各電池匹配（各電池參數(shù)一致）時，MAX1665僅從頂端點引出電流，而從中間接點引出的電流為零，這樣可使電池組電流保持平衡。圖2所示為一個電壓采樣簡化電池圖。
在實際工作中，MAX1665可從外部接點輸入70nA～150nA的電流，而當(dāng)電池匹配時，這個電流不存地。在電池采樣期間（占用一個機器周期1/32的時間）則可獲取2～5nA的電流。
3.5外部場效應(yīng)管選擇
外部N溝道MOSFET被用作開關(guān)門，以控制充電、放電過程。MAX1665的CHG和DSG用來控制外部MOS場效應(yīng)管的柵極，以防止鋰離子電池因過流狀態(tài)的損壞。要說明的是，MAX1665X將最大柵源電壓VGS限制在20V。
4串聯(lián)電池組充電控制電路
圖3（a）、（b）、（c）分別給出了2、3及4節(jié)串聯(lián)電池組充、放電保持器的應(yīng)用電路。為防止MOS管中的體二極管導(dǎo)通，IRF7101的雙N溝道MOSFET采樣定向串聯(lián)連接方式（源極與源極相連），的極性符號表示對外連接充電電源的極性。圖中IRF7101可選用小型8腳窄封裝。如何選擇MOSFET，取決于電池的最大充、放電電流值，使用不同的MOSFET可以獲得不同的應(yīng)用效果。表2給出了推薦的MOSFET。表2推薦MOSFET
NMOSFET型號典型導(dǎo)通電阻R（ON）（Ω）最大柵源電壓Vos(V)IRF99560.01±20FDS6990A0.018±20Si99360.050±20
當(dāng)每節(jié)電池電壓低于4.3V（過壓充電限定值）時，MAX1665對電池充電。在充電過程中，假如任何一節(jié)電池的電壓升高到4.3V上，保護器都將關(guān)斷充電MOSFET以防止電池組內(nèi)電池過充電；當(dāng)每節(jié)電池電壓在2.5V（欠壓限定值）以上時，保護器則允許電池對負(fù)載放電。當(dāng)任何一節(jié)電池電壓低于2.5V時，保護器將關(guān)斷放電MOSFET，從而防止電池組內(nèi)電池過放電；假如pKN端與BN端的電壓差低于250mV時，電池正常充電或放電，否則被禁止，這一性能可防止電池組過流。
MAX1665的控制引腳CHG和DSG用來分別驅(qū)動兩只串接的N溝道MOSFET的柵極。而電池組能否充電或放電，取決于電池的狀態(tài)。在電池保持電路中，MAX1665依據(jù)B1p、B2p、B3p和B4p的測量值來決定電池組能否充電或放電。當(dāng)CHG和DSG是高電平時，MOSFET導(dǎo)通，允許電池充電或放電。當(dāng)充電流或放電電流過大（過流）時，器件關(guān)斷MOSFET進入備用方式，并定期采樣電池電流，確定故障狀態(tài)是否解除。MAX1665不能直接取樣電流，但可通過測量BN和pKN之間電壓（由充電或放電電流通過MOSFET的漏源電阻得到，預(yù)置門限電壓為250mV）來防止電池過流。
在工作狀態(tài)時，MAX1665系列器件的耗電低于靜態(tài)電流（25μA），而在睡眠狀態(tài)，則低于1μA，該電路可允許電池長期儲存，而不影響電池壽命。
