Obwód ochrony baterii litowej - Dlaczego dwa MOSFET-y są połączone szeregowo, odwrócone?

Badałem układ zabezpieczający baterię i obwód odniesienia (poniżej) powszechnie stosowane w akumulatorach litowo-jonowych telefonu komórkowego, i jestem zdezorientowany przez dwa tranzystory MOSFET połączone szeregowo na ujemnym zacisku EB-.

Zgodnie z tym pytaniem rozumiem teraz, że tranzystory MOSFET mogą przewodzić w kierunku SD lub DS.

Moje pytania to: 1. Dlaczego w tym obwodzie są DWA MOSFETY? Dlaczego nie tylko jeden? 2. Jeśli przewodzą w obu kierunkach, dlaczego FET1 i FET2 są zainstalowane z przeciwnymi biegunami? Jak to wpływa na obwód?

To z dwóch powodów.

Właściwie tylko dla jednego, ale z dwoma czynnikami.

Po włączeniu MOSFET może przewodzić w obu kierunkach, ponieważ tak naprawdę jest to tylko kanał rezystancyjny, który jest otwarty lub zamknięty. (Podobnie jak kran, jest otwarty z niewielkim oporem, zamknięty z dużym oporem lub niewielką gradacją pomiędzy nimi).

Ale MOSFET ma również tak zwaną diodę ciała, na co wskazuje mała strzałka. Ta dioda ciała zawsze przewodzi, gdy jest skierowana do przodu. Wygląda to trochę tak:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab} (na bok dziwna etykieta tekstowa, aby obraz wyglądał mniej bombastycznie)

Jest to zawarte we wszystkich tranzystorach MOSFET ze względu na ich wewnętrzną budowę, więc nie jest to opcja. Niektóre tranzystory MOSFET są produkowane specjalnie, aby dioda stała się bardziej przydatna w niektórych zastosowaniach, ale zawsze jest tam dioda.

Jak wskazano w komentarzach; Korpus-dioda jest konsekwencją połączenia z podłożem. Pamiętam, że widziałem rzadki jeden lub dwa typy MOSFET z tym połączeniem na osobnym pinie, ale trudno byłoby je znaleźć. (I tak prawdopodobnie i tak chciałbyś podłączyć pin normalnie, dla obecnych możliwości)

Oznacza to, że jeśli użyjesz tylko jednego na ścieżce prądu, który może przewodzić na dwa sposoby, jeden sposób zawsze będzie przewodził ze spadkiem napięcia około jednej diody.

Czasami tego chcesz, czasem nie. Jeśli nie podłączysz dwóch MOSFETów w odwrotnej kolejności, a całkowity obraz będzie wyglądał następująco:

^{zasymuluj ten obwód}

Kiedy dioda jednego ciała przewodzi, drugie blokuje się i odwrotnie.

Teraz w przypadku ochrony akumulatora oba MOSFET są połączone bramą z niezależnym stykiem we / wy, ponieważ gdy bateria jest pusta, można ją ładować, a gdy jest pełna, można ją rozładować. Tak więc chip włącza tylko MOSFET, którego dioda blokuje dozwolone kierunki, a jeśli bateria znajduje się w jednym z krańców swojego przypadku użycia, jej dioda ciała pozwoli przynajmniej na prąd w przeciwnym kierunku, nawet jeśli sytuacja za wysoka lub za mała trwają chwilę po tym, jak prąd zacznie płynąć.

To, czy może to powodować problemy z ogrzewaniem MOSFET, gdy bateria zachowuje się bardzo dziwnie, jest osobnym punktem i jak dotąd udowodniono, że nie stanowi problemu. Zwykle dioda ciała przewodzi ułamek sekundy, zanim zaniknie napięcie nadmierne / zbyt niskie i oba tranzystory MOSFET ponownie się włączą.

Diody pokazane na schemacie mogły wskazywać na ten fakt (moje oczy początkowo przelotnie nad nimi przeleciały), ale równie prawdopodobne jest, że zamierzają umieścić lepsze diody w celu obsługi wyższych bezpiecznych prądów rozładowania z pełnej baterii lub prądów ładowania do pustej.

W praktyce MOSFET mocy ma diodę ciała równolegle do kanału. Te pasożytnicze diody są nieodłączną częścią MOSFET-a mocy. W rezultacie MOSFET mocy może blokować prąd tylko w jednym kierunku. Przełącznik w obwodzie ochronnym akumulatora musi blokować prąd w obu kierunkach: ładowanie i rozładowywanie. Właśnie dlatego w serii występują dwa przeciwstawne tranzystory MOSFET: po jednym dla każdego kierunku.

Jeden FET służy do blokowania ładowania, a drugi do blokowania rozładowywania. Umożliwia to 3 tryby pracy: Ładowanie, Rozładowanie i Uśpienie.

Patrz sekcja „Odcięcie FET i sterownika FET” w tym dokumencie .