3节锂电池保护电路

    下面以图3为例，讲述UCC3957的应用特点。

图3  3节锂电池保护电路

    1）电池组的连接

    电池组与IC连接要注意它的顺序。电池组的底端连接到AN4，顶端连接到VDD，每两节电池的连接点按相应顺序连接到AN1、AN2、AN3。

    2）选择3或4节电池

    当电池组为3节电池时，CLCNT应连到DVDD，同时将AN3与AN4连到一起，当电池组为4节电池时，CLCNT接地（即连到AN4）

    3）欠压保护

    当检测到任一节电池处于过放电时（低于欠压阈值），状态检测器同时关断2只P沟道MOSFET，UCC3957进入休眠状态，此时芯片的耗电仅为3.5μA，只有当WU电压升到VDD时，芯片检测到后重充电从而退出休眠状态。

    4）充电

    当接入充电器时，CHGEN电压被拉到DVDD，充电FET导通，电池组充电。而如果CHGEN开路或连到N4，则充电FET仍然关断。

    充电期间，如果芯片处于休眠状态，则放电FET仍然关断，充电电流流过放电FET的体二极管；直到每节电池的电压高于欠压阈值，则放电FET导通。休眠期间，充电FET处于周期性的导通和关断方式，导通时间为7ms，关断时间为10ms。

    5）断线保护

    UCC3957具有内部电池保护。如果内部AN1，AN2或AN3断线，芯片可检测到并可预防电池组过压。

    6）过压保护与智能放电特性

    如果某一电池充电电压超过正常过充电阈值，则充电FET关断，以防止过充。关断一直保持到该电池电压降低到过充电阈值。在大多数保护设计中，在该过压保护带（正常值—过充电阈值，或反之，过充电阈值—正常值）之间，充电FET一直保持完全的关断，此时放电电流必须通过充电FET的体二极管，该二极管的压降高达1V，从而在充电FET内产生极大的功耗，消耗宝贵的电池功率。

    UCC3957具有智能放电特性，它可使充电FET对放电电流导通而仍然处于过压回差之内。这样就大大减少了充电FET上的功耗。这一措施是通过采样流经传感电阻上的电流的压降来完成的。如果压降超过15mV(0.025Ω传感电阻对应0.6A的放电电流)，则充电FET再次导通。此例中，若20mW的FET，其体二极管压降为1V，对应为1A负载，则其功耗由1W降至0.02W。

    7）过流保护

    UCC3957采用二级过流保护模式保护电池组的过流和短路，当电流传感电阻(接在AN4与BATLO间)上的压降超过某一阈值时，过流保护进入间歇模式。在这一模式时，放电FET周期性地关断与导通，直到故障排除。一旦故障排除，芯片自动恢复常规工作。为了适应大的电容负载，芯片有两个过流阈值电压，对应每一阈值电压可以设定不同的延迟时间。这种二级过流保护既可对短路提供快速的响应，又可使电池组承受一定的浪涌电流。这样可防止由于滤波电容较大而引起不必要的过流保护动作。

    第一级过流保护阈值为150mV，对应0.025Ω的传感电阻，电流为6A。如果峰值放电电流超过该值所设定的时间(由接在CDLY1和地之间的电容设定),芯片进入间歇工作模式。间歇模式时的占空比约为6％，即关断时间大约是导通时间的16倍。导通时间对电容值的关系曲线如图4所示。

    第二级过流阈值为375mV，对应0.025Ω的传感电阻，电流为15A。如果峰值放电电流超过该值所设定的时间(由接在CDLY2和地之间的电容设定)，芯片也进入间歇工作模式，且占空比相当低，一般小于1％。其关系曲线如图5所示；而关断时间仍然由接在CDLY1与地之间上的电容决定。如图4所示。这一技术大大地降低了短路时FET上的功耗，从而降低了对FET的使用要求。

图4  第一级过流延时时间tD与电容CCDLY1的关系曲线

图5 第二级过流延时时间tD与电容CCDLY2的关系曲线

    在图3中，CDLY1=0.022μF时，则第一级过流（当电流大于6A而小于15A时）导通时间为10ms，关断时间为160ms，占空比为5.9％；当电流超过15A时如果不用CDLY2，则第二级过流保护的占空比为0.1％；如果CDLY2为22pF时，则导通时间为800μs，占空比为0.5％。