大俠領(lǐng)你設計一款3串鋰電池組保護電路

　　1、過(guò)放電保護

　　通常狀態(tài)下，放電控制用端子DOP為VSS(電池3的負電壓)電位，放電MOS管U2，U3，U4，U5處于導通狀態(tài)，系統可正常進(jìn)行放電工作。當檢測到某節電池電壓低于2.7V(VDLn)，且這種狀態(tài)保持在TDL(TDL時(shí)間由過(guò)放電檢測延遲端子CDT外接電容CS決定)以上時(shí)，DOP端子的電壓變?yōu)閂DD(電池1的正電壓)電位，放電MOS管關(guān)閉，停止放電，這種狀態(tài)稱(chēng)為過(guò)放電狀態(tài)。

　　進(jìn)入過(guò)放電狀態(tài)后，VMP端子電壓經(jīng)電阻 R5由負載拉至VDD/2以下，S-8254轉為休眠狀態(tài);斷開(kāi)負載后，VMP端子電壓經(jīng)電阻R5、充電MOS管U2和U3由VDD上拉至 VDD/2以上且低于VDD，S-8254退出休眠狀態(tài)。當所有電池電壓都在3.0V(VDUn)以上時(shí)，過(guò)放電狀態(tài)被解除，系統恢復正常放電工作。需要說(shuō)明的是，S-8254進(jìn)入休眠狀態(tài)。在休眠狀態(tài)下芯片的幾乎全部的電路停止工作。

　　2、過(guò)電流、短路保護

　　該系統采用功率電阻R12用于過(guò)電流檢測。當放電電流大于18A時(shí)，過(guò)電流1，2檢測端子VINI和VSS之間的電壓差大于過(guò)電流檢測電位1VI0V1(O.2V)，且這種狀態(tài)保持在TIOVl(TIOVl時(shí)間由過(guò)電流1檢測延遲端子CDT外接電容C3決定)以上時(shí)，DOP 端子的電壓變?yōu)閂DD電位，放電MOS管關(guān)閉，停止放電，進(jìn)入過(guò)電流1保護狀態(tài)。在過(guò)電流狀態(tài)下，VMP端子電壓經(jīng)電阻R3由負載下拉至VSS;斷開(kāi)負載后，VMP端子電壓經(jīng)IC內部RVMD電阻被上拉至過(guò)電流檢測電位3VIOV3(電池1的正電壓VC1～1.2V)以上，過(guò)電流狀態(tài)解除，系統恢復正常放電。當放電電流大于50A時(shí)，VINI和VSS之間的電壓差大于過(guò)電流檢測電位2VIOV2(0.5V)，且這種狀態(tài)保持在TIOV2(1ms)以上時(shí)，進(jìn)入過(guò)電流2保護狀態(tài)。當負載出現短路時(shí)，過(guò)電流3檢測端子VMP的電壓被瞬間拉至VIOV3以下(檢測延遲時(shí)間TI0V3為300μs)，系統進(jìn)入短路保護(過(guò)電流3保護)狀態(tài)。

　　3、過(guò)充電保護

　　為了確保電池的安全性，該系統對于過(guò)充電狀態(tài)采取了兩級保護措施。首先，當檢測到某節電池電壓高于4.05V(VCU2n)，且這種狀態(tài)保持在 TCU2(TCU2時(shí)間由S-8244過(guò)充電檢測延遲端子ICT外接電容C16決定)以上時(shí)，S-8244充電控制用端子CO輸出動(dòng)態(tài)“H”，二級充電 MOS管QCHR2關(guān)閉，停止充電，這種狀態(tài)稱(chēng)為過(guò)充電狀態(tài);進(jìn)入過(guò)充電狀態(tài)后，當所有電池電壓都在3.80V(VCL2n)以下時(shí)，過(guò)充電狀態(tài)解除。若因某種原因導致S-8244保護失效，則S-8254過(guò)充電保護生效，當檢測到某節電池電壓高于4.25V(VCUln)，且這種狀態(tài)保持在 TCUl(TCUl時(shí)間由S-8254過(guò)充電檢測延遲端子CCT外接電容C5決定)以上時(shí)，S-8254充電控制用端子COP變?yōu)楦咦杩?，一級充電MOS 管的G極被外接電阻R27拉高，進(jìn)入過(guò)充電狀態(tài);當所有電池電壓都在4.15V(VCLln)以下時(shí)，過(guò)充電狀態(tài)解除。

　　5、保護電路的其他防護措施，根據電池組所帶的負載不同，可以進(jìn)行添加不同的防護措施，比如溫度防護電路，防反接電路，均衡電路等。

　　在這里所介紹的是，利用瞬態(tài)抑制二極管SMBJ20A進(jìn)行的瞬態(tài)干擾的保護。因為電壓及電流的瞬態(tài)干擾是造成電子電路及設備損壞的主要原因，常給人們帶來(lái)無(wú)法估量的損失。這些干擾通常來(lái)自于電力設備的起停操作、交流電網(wǎng)的不穩定、雷擊干擾及靜電放電等,瞬態(tài)干擾幾乎無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不有,使人感到防不勝防。圖3中是保護電路在P+和GND之間增加的D4，這是一種很巧妙的瞬態(tài)干擾的保護，使用這種器件的使瞬態(tài)干擾得到了有效抑制。當TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度(最高達1*10-12秒)使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預定的數值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。增加這樣一個(gè)電路，也為生產(chǎn)和使用電路板時(shí)，來(lái)作為靜電防護的主要手段。

　　最后，需要說(shuō)明的，鋰電池組的電路保護設計，相對其他電路來(lái)說(shuō)是很簡(jiǎn)單，電路保護芯片也是很多的，利用鋰電池保護芯片設計鋰電池的單節，雙節，3節，4節，乃至更高的節串聯(lián)組成的電池組的保護電路，原理都是一樣的，本文只提出一個(gè)3串鋰電池的保護設計，希望能起到拋磚引玉的作用……