Mạch bảo vệ pin lithium - Tại sao có hai MOSFET nối tiếp, bị đảo ngược?


20

Tôi đang nghiên cứu một con chip bảo vệ pin và mạch tham chiếu (bên dưới) thường được sử dụng trong pin Li-ion của điện thoại di động, và bị nhầm lẫn bởi hai MOSFET nối tiếp trên thiết bị đầu cuối âm EB-.

Theo câu hỏi này , bây giờ tôi hiểu rằng MOSFE có thể tiến hành theo hướng SD hoặc DS.

Câu hỏi của tôi là: 1. Tại sao có HAI MOSFET trong mạch này? Tại sao không chỉ là một? 2. Nếu chúng tiến hành theo một trong hai hướng, tại sao FET1 và FET2 được cài đặt với các cực ngược nhau? Làm thế nào điều này có lợi cho mạch?

Mạch tham chiếu S-8261

Câu trả lời:


33

Đó là vì hai lý do.

Vâng, thực sự chỉ cho một, nhưng với hai yếu tố.

Một MOSFET có thể tiến hành theo cả hai hướng khi được bật, vì nó thực sự chỉ là một kênh điện trở được mở hoặc đóng. (Giống như một cái vòi, nó mở với một lực cản nhỏ, đóng lại với lực cản lớn hoặc một mức tăng nhỏ ở giữa.)

Nhưng, một MOSFET cũng có cái được gọi là diode cơ thể, được biểu thị bằng mũi tên nhỏ. Diode cơ thể đó luôn luôn tiến hành khi nó bị lệch về phía trước. Nó trông giống như thế này:

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab (nhãn văn bản lạ sang một bên để làm cho hình ảnh trông bớt bom đạn hơn)

Đây là bên trong tất cả các MOSFET, do cấu trúc bên trong của chúng, vì vậy nó không phải là một lựa chọn. Một số MOSFET được sản xuất đặc biệt để diode trở nên hữu dụng hơn đối với các ứng dụng nhất định, nhưng luôn có một diode ở đó.

Như đã chỉ ra trong các ý kiến; Body-Diode là kết quả của kết nối cơ chất. Tôi nhớ đã nhìn thấy một hoặc hai loại MOSFET hiếm có kết nối đó trên một pin riêng, nhưng chúng rất khó tìm. (Và bạn có thể muốn kết nối pin bình thường bằng mọi cách, cho khả năng hiện tại)

Điều này có nghĩa là, nếu bạn chỉ sử dụng một trong một đường dẫn hiện tại có thể dẫn theo hai cách, một cách sẽ luôn luôn tiến hành với sự sụt giảm điện áp xấp xỉ một diode.

Đôi khi bạn muốn điều đó, đôi khi bạn không. Khi bạn không kết nối ngược lại hai MOSFET và toàn bộ bức tranh sẽ trở thành thế này:

sơ đồ

mô phỏng mạch này

Khi một diode cơ thể tiến hành, các khối khác và ngược lại.


Bây giờ trong trường hợp bảo vệ pin, cả hai MOSFET đều được kết nối với cổng của chúng với chân I / O độc lập, bởi vì khi pin hết, nó được phép sạc và khi đầy, nó được phép xả. Vì vậy, chip chỉ bật MOSFET có diode chặn các hướng cho phép và nếu pin ở một cực của trường hợp sử dụng, thì diode cơ thể của nó ít nhất sẽ cho phép dòng điện theo hướng khác, ngay cả khi tình trạng quá hoặc dưới điện áp tồn tại một lúc sau khi dòng điện bắt đầu chảy.

Việc điều này có thể gây ra vấn đề với hệ thống sưởi MOSFET hay không khi pin hoạt động siêu kỳ lạ là một điểm riêng biệt và cho đến nay được chứng minh là không phải là vấn đề. Thông thường các diode cơ thể chỉ tiến hành một phần của giây trước khi điện áp trên / dưới biến mất và cả hai MOSFET đều bật lại.

Các điốt được hiển thị trong sơ đồ có thể đã chỉ ra thực tế này (ban đầu mắt tôi che khuất chúng), nhưng cũng có khả năng là chúng dự định cho bạn đặt các điốt tốt hơn để hỗ trợ dòng xả an toàn cao hơn từ pin đầy hoặc dòng sạc vào một chỗ trống.


1
Cảm ơn vì lời giải thích chi tiết. Nó làm cho ý nghĩa hoàn hảo bây giờ!
Ryan Griggs

@RyanGriggs Không phải lo lắng gì cả. Và cảm ơn bạn đã nhấp vào nút chấp nhận :-)
Asmyldof

Có thể xây dựng một MOSFET mà không có diode cơ thể giữa nguồn và cống; hầu hết các MOSFET trong IC NMOS hoặc CMOS có cực dương của tất cả các điốt cơ thể cho tất cả các NFE được kết nối với đường ray âm độc lập với nguồn và cống. Các MOSFET rời rạc buộc cống vào đế vì kết nối quan trọng nhất là với đầu cực đế (toàn bộ bề mặt của bóng bán dẫn có sẵn cho nó) và sẽ chỉ lãng phí khi sử dụng nó cho mục đích làm lệch bề mặt chứ không phải cho Mục đích mang dòng điện.
supercat

@supercat Bạn nói đúng. Nếu tôi nhớ khi đó không phải là 2:30 sáng, tôi sẽ xem xét chỉnh sửa thứ gì đó. Nhưng, trong khi tôi nhớ một vài điều không hài lòng khi truy cập vào chất nền từ nhiều thập kỷ trước, như bạn nói, đó là một sự hiếm có đặc biệt.
Asmyldof

1
@supercat Hội chợ đủ rồi. Mặc dù vậy, tôi cảm thấy điều này rất khó xảy ra, không thể phác thảo tất cả các MOSFET có thể. Đối với người mới bắt đầu (khán giả của những loại câu hỏi này) tôi nghĩ rằng chúng ta đã quá lạm dụng nó. Tôi sợ rằng tôi sẽ rời khỏi bài viết chủ yếu là :-)
Asmyldof

13

Trong thực tế, một MOSFET điện có một diode cơ thể song song với kênh. Các điốt ký sinh này là một phần nội tại của MOSFET điện. Kết quả là, một MOSFET điện chỉ có thể chặn dòng điện theo một hướng. Công tắc trong mạch bảo vệ pin phải chặn dòng điện theo cả hai hướng: sạc và xả. Đó là lý do tại sao có hai MOSFET đối lập nhau: một cho mỗi hướng.


4

Một FET là để chặn sạc và cái còn lại là để chặn xả. Điều này cho phép 3 chế độ hoạt động: Sạc, Xả & Ngủ.

Tham khảo phần "CutET FETs và FET Driver" trong tài liệu này .

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.