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移动电源MOS应用详解
作者: 汇利达  来源: 网上  日期: 2018-07-17  人气: 2063  【字体: T  T
一、 锂电池保护电路工作原理
1.锂电池保护板其正常工作过程为:
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 8205 的第 5、 4 脚,8205 内的两个 MOS 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.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 R22 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,8205 内的开关管因第 5 脚无电压而关闭。此时电芯的 B-与保护板的 P-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。等到保护板的 B+与 P-间接上充电电压后,DW01 经 B-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 8205 内的过放电控制管导通,即电芯的 B-与保护板的 P-又重新接上,电芯经充电器直接充电。
3.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,8205 内的开关管因第 4 脚无电压而关闭。此时电芯的 B-与保护板的 P-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。等到保护板的 B+与 P-间接上放电负载后,因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于 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 8205 内的过充电控制管导通,即电芯的 B-与保护板 P-又重新接上,电芯又能进行正常的充放电。
 4.保护板短路保护控制原理:
如图所示,在保护板对外放电的过程中,8205 内的两个电子开关并不完全等效于两个机械开关,而是等效于两个电阻很小的电阻,并称为 8205 的导通内阻, 每个开关的导通内阻约为 30mR 共约为 60mR,加在 G 极上的电压实际上是直接控制每个开关管的导通电阻的大小当 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 以下时,开关管的导通内阻很大(几 MΩ),相当于开关断开。S1-S2 之间的电压就是 8205 的导通内阻与放电电流产生的电压,负载电流增大则 S1-S2 之间的电压必然增大,上升到 0.2V 时便认为负载电流到达了极限值,于是停止第 1 脚的输出电压,使第 1 脚电压变为 0V、8205 内的放电控制管关闭,切断电芯的放电回路,将关断放电控制管。换言之 DW01 允许输出的最大电流是 3.3A,实现了过电流保护。
 5. 短路保护控制过程:
短路保护是过电流保护的一种极限形式,其控制过程及原理与过电流保护一样,短路只是在相当于在 B+P-间加上一个阻值小的电阻(约为 0Ω)使保护板的负载电流瞬时达到 10A 以上,保护板立即进行过电流保护。
二、 充电输入端 MOS 的作用
正极通道运用 P 管 SOT23 封装的 2301。主要作用是当作开关管,防止移动电源在升压放电时,5V 电压反流到 micro USB,影响适配器的正常工作。


三、 放电输出端 MOS 的作用运用
双 N 管的 SOT23-6 封装的 8205,两组 MOS 管并联,使 D 极峰值电流提升一倍。主要作用是当作开关管,可控制移动电源是否具备边充边放功能,另外,输出过流,短路都需要控制它,来实现对输出电源的关断。



四、 MOS 升压的工作原理
运用 N+P 沟道的 MOS 管 4606,通过 MCU 对 N 管和 P 管的 G 极控制,来实现标准 Buck 电路的充电方式,和同步 Boost 电路的升压放电方式。当给移动电源充电时,N 管关闭,P 管打开,电流直接从 P 管的 S 极流向 D 极,直接经过电感到电池 B+。当移动电源放电时,N 管和 P 管之间在一定的频率下进行交替的开关动作,使电感反复的储电和放电,实现了升压的效果。 (说明:当 MOS 开关管闭合后,电感将电能转换为磁场能储存起来,当 MOS 断开后电感将储存的磁场能转换为电场能,且这个能量在和输入电源电压叠加后通过 P 管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载,由于这个电压是输入电源电压和电感的磁砀能转换为电能的叠加后形成的,所以输出电压高于输入电压,既升压过程的完成)。

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