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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Microcircuits pour la protection des accumulateurs au lithium. Donnée de référence
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Les références Les batteries au lithium et les batteries rechargeables modernes destinées à alimenter les téléphones portables et autres appareils électroniques portables ont des indicateurs de poids et de taille élevés et une intensité énergétique élevée, mais en même temps, elles sont très sensibles aux violations des conditions de charge et de décharge. Les conséquences de telles violations, souvent involontaires, peuvent être assez graves - allant d'une perte importante de capacité énergétique à une panne complète de la batterie. Le coût comparatif des batteries au lithium et des batteries reste encore élevé. Cela oblige à intégrer un dispositif électronique assez complexe dans les batteries, surveillant le bon fonctionnement de la batterie et l'empêchant de dépasser le mode maximum autorisé. Vous trouverez ci-dessous les microcircuits produits par ON Semiconductor, conçus pour remplir précisément ces fonctions. L'une des séries NCP802 protégera une seule batterie au lithium, et le MC33351A assurera un fonctionnement fiable d'une batterie composée de trois de ces batteries. La connaissance de leurs fonctionnalités aidera non seulement à utiliser correctement les batteries, mais également à restaurer les fonctionnalités après une « panne » inattendue, souvent associée uniquement au fonctionnement du système de protection intégré. Microcircuits de la série NCP802 Ils sont produits dans plusieurs modifications de conception : NCP802SN1T1 - dans un boîtier en plastique de petite taille SOT-23-6 (Fig. 1), et NCP802SAN1T1 et NCP802SAN5T1 - dans un boîtier en plastique SON-6 (Fig. 2) de tailles encore plus petites.
Si l'indice G est ajouté à la désignation, le microcircuit est respectueux de l'environnement (ne contient pas de plomb). Le boîtier des microcircuits NCP802 ne porte que des marquages conventionnels - les lettres KN et le code de date de production. Le nom complet avec tous les index est indiqué uniquement dans la documentation d'accompagnement. Le brochage des microcircuits est présenté dans le tableau. 1.
Un schéma typique de connexion de l'appareil à une batterie lithium-ion protégée est présenté sur la Fig. 3.
Le circuit R2C1 est le filtre de puissance de la puce DA1. La résistance de la résistance R2 ne doit pas dépasser 1 kOhm, car la chute de tension à ses bornes peut augmenter de manière inacceptable les seuils de réponse de l'unité de protection. Les résistances R1 et R2 limitent le courant traversant la puce si la batterie G1 est accidentellement connectée à un chargeur qui développe trop de tension ou dans une mauvaise polarité. Afin de ne pas dépasser la puissance dissipée admissible pour le microcircuit dans ces situations, la résistance totale de ces résistances doit être d'au moins 1 kOhm. Cependant, si la résistance R1 est supérieure à 30 kOhm, le microcircuit peut ne pas entrer en mode charge lors de la connexion au chargeur d'une batterie déchargée à un niveau inférieur au chargeur autorisé. Les transistors à effet de champ VT1 et VT2 sont connectés en série au circuit de charge/décharge de la batterie G1. En état de fonctionnement, tous deux sont ouverts, et la résistance totale de leurs canaux sert de capteur du courant circulant dans ce circuit. Si nécessaire, vous pouvez abaisser les seuils de protection en courant en connectant une résistance supplémentaire, non représentée sur le schéma, en série entre les bornes de drain des transistors. Si le transistor VT1 est fermé, la décharge de la batterie G1 vers une charge externe est impossible. Cependant, le courant de charge peut circuler librement à travers la diode de protection intégrée au transistor, connectée dans le sens direct de ce courant. De même, le transistor fermé VT2 interdit la charge, laissant la batterie G1 possible de se décharger. Lorsque les deux transistors sont fermés, la batterie est complètement déconnectée des circuits externes. Protection contre les surcharges Si la tension à la broche Vcell du microcircuit augmente, alors lorsqu'une certaine valeur seuil U1 est dépassée, il envoie une commande de fermeture du transistor VT2, fixant via la résistance R1 connectée à la source du transistor VT2 à la broche CO un niveau de tension faible. égale à la tension à la broche P. La puce reviendra à un état haut au niveau de la broche CO une fois que la tension appliquée à la broche Vcell aura diminué jusqu'à une valeur légèrement inférieure au seuil. La sortie de l'état avec un niveau de tension faible au niveau de la broche CO se produira également après avoir connecté une charge à la batterie, si la chute de tension provoquée par son courant sur la diode interne du transistor VT2 - elle est appliquée à la broche P - atteint le niveau seuil Uz (discuté ci-dessous) ou le dépasse . Les conditions permettant à la puce d'entrer dans l'état de protection ou de revenir à son état d'origine doivent être maintenues longtemps avant que cette transition ne se produise - un délai est prévu. Protection contre les décharges excessives Lorsque la tension sur la broche Vcell, diminuant, franchit le seuil défini U2, un niveau de tension faible apparaîtra sur la broche DO, ce qui fermera le transistor VT1 et arrêtera la décharge ultérieure de la batterie G1. La capacité de charge est maintenue. Une fois que la tension sur la broche Vcell dépasse le seuil U2, la broche DO redeviendra élevée. Dans l'état d'interdiction de décharge de la batterie, le courant consommé par le microcircuit diminue fortement, puisque la plupart de ses composants internes passent dans un état passif. Une petite augmentation de tension au niveau de la broche P, provoquée par la connexion de la batterie au chargeur, active à nouveau le microcircuit. Les chronogrammes de la tension aux différentes bornes du microcircuit et du courant dans le circuit de la batterie G1 sont présentés sur la Fig. 4 et 5. Le premier d'entre eux illustre le fonctionnement de l'unité de protection de la batterie contre la surcharge et le dépassement du courant de charge autorisé, et le second - contre la décharge excessive et le dépassement du courant de décharge autorisé.
Protection contre les excès de courant de décharge et les courts-circuits des bornes de la batterie Ce nœud fonctionne lorsque les deux transistors – VT1 et VT2 – sont ouverts. Dès que la chute de tension à leurs bornes dépasse l'une des valeurs seuils U3 ou U5, la broche DO passe au niveau bas, désactivant le transistor VT1. Le délai de fermeture lorsque le courant de décharge est dépassé est d'environ 12 ms et lors de la fermeture des bornes de la batterie de 0,4 ms. C'est bien inférieur au délai de réponse de l'unité de protection contre les décharges excessives. De ce fait, le bloc de protection de courant se déclenche en premier, empêchant le microcircuit de passer en mode passif, pour sortir duquel il faut connecter la batterie au chargeur. Pour revenir à l'état d'origine après élimination d'un court-circuit ou d'une surintensité, une décharge suffit pour que la chute de tension aux bornes de la résistance Rs à l'intérieur du microcircuit devienne inférieure au seuil. Cette résistance est connectée entre les bornes Gnd (Common) et P- lorsque l'unité de protection de courant est déclenchée et en est déconnectée dans tous les autres états. Protection contre le dépassement du courant de charge autorisé Lorsque le courant de charge est supérieur à celui autorisé (par exemple, la batterie est connectée à un chargeur « étranger » ou défectueux), la tension négative à la broche P- est inférieure au seuil U4. Si cette situation n'a pas changé dans un certain temps, la broche CO sera réglée à un niveau bas, ce qui fermera le transistor à effet de champ VT2 et arrêtera la charge. Pour revenir à son état d'origine, vous devez déconnecter la batterie du chargeur et la connecter à la charge pendant un moment. Gestion des temporisations Comme indiqué ci-dessus, afin de modifier l'état du microcircuit, certaines conditions doivent être en vigueur pendant des intervalles de temps spécifiés par les composants internes du microcircuit. Si nécessaire, le délai peut être désactivé, après quoi le microcircuit commutera immédiatement après l'apparition de la condition correspondante (la durée de fonctionnement des nœuds et le retour au mode de fonctionnement ne sont pas réglementés). Pour ce faire, connectez simplement la broche DS à la broche Vcell. L'état normal de la broche DS est déconnecté. Il y a une résistance interne entre celui-ci et la broche Gnd du microcircuit. Charger une batterie fortement déchargée Si la tension entre les broches Vcell et Gnd du microcircuit est d'au moins 1,5 V, sa broche CO est à un niveau haut, le transistor VT2 est ouvert. Cela vous permet de commencer à charger une batterie presque complètement déchargée. Principales caractéristiques techniques
Ensemble de protection contre les surcharges
Noeud de protection contre les courts-circuits des conclusions externes
Avec la broche DS non connectée, sauf indication contraire. En plus de ceux mentionnés ci-dessus, la même société produit une série de microcircuits MC33349N, qui ne diffèrent du NCP802SN1T1 principalement que par les valeurs de trois paramètres :
Dans les marquages sur le corps de ces microcircuits, au lieu de KN, il y a une désignation alphanumérique : A1 - pour MC33349N-3R1, A2 - MC33349N-4R1 et AO - MC33349N-7R1. Le fabricant n'indique pas la capacité du condensateur C2.
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