Circuit de protection de la batterie au lithium - Pourquoi y a-t-il deux MOSFET en série, inversés?

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J'étudiais une puce de protection de batterie et un circuit de référence (ci-dessous) couramment utilisés dans les batteries Li-ion de téléphone portable, et je suis confus par les deux MOSFET en série sur la borne négative EB-.

Selon cette question , je comprends maintenant que les MOSFET peuvent conduire dans les deux sens SD ou DS.

Mes questions sont les suivantes: 1. Pourquoi y a-t-il DEUX MOSFET dans ce circuit? Pourquoi pas un seul? 2. S'ils conduisent dans les deux sens, pourquoi les FET1 et FET2 sont-ils installés avec des polarités opposées? Comment cela profite-t-il au circuit?

Circuit de référence S-8261

Ryan Griggs
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Réponses:

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C'est pour deux raisons.

Eh bien, en fait juste pour un, mais avec deux facteurs.

Un MOSFET peut conduire dans les deux sens lorsqu'il est allumé, car il ne s'agit en réalité que d'un canal résistif ouvert ou fermé. (Tout comme un robinet, il est ouvert avec une résistance minuscule, fermé avec une résistance énorme ou une petite gradation entre les deux.)

Mais, un MOSFET a aussi ce qu'on appelle une diode corporelle, ce qui est indiqué par la petite flèche. Cette diode corporelle est toujours conductrice lorsqu'elle est polarisée en direct. Cela ressemble un peu à ceci:

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab (étiquette de texte étrange de côté pour rendre l'image moins explosive)

C'est à l'intérieur de tous les MOSFET, en raison de leur construction interne, donc ce n'est pas une option. Certains MOSFET sont fabriqués spécialement pour que la diode devienne plus utile pour certaines applications, mais il y a toujours une diode.

Comme indiqué dans les commentaires; la Body-Diode est une conséquence de la connexion du substrat. Je me souviens avoir vu un ou deux types de MOSFET rares avec cette connexion sur une broche distincte, mais ils seraient difficiles à trouver. (Et vous voudrez probablement connecter la broche normalement de toute façon, pour la capacité actuelle)

Cela signifie que si vous en utilisez un seul dans un chemin de courant qui peut conduire de deux manières, une façon conduira toujours avec une chute de tension d'environ une diode.

Parfois vous le voulez, parfois non. Si vous ne le faites pas, vous connectez deux MOSFET à l'envers, et l'image totale devient ceci:

schématique

simuler ce circuit

Lorsque la diode d'un corps est conductrice, les autres se bloquent et vice-versa.


Maintenant, dans le cas d'une protection de batterie, les deux MOSFET sont connectés avec leur grille à une broche d'E / S indépendante, car lorsque la batterie est vide, elle peut être chargée et lorsqu'elle est pleine, elle peut être déchargée. Ainsi, la puce n'allume que le MOSFET dont la diode bloque les directions autorisées, et si la batterie est à un extrême de son cas d'utilisation, sa diode de corps permettra au moins le courant dans l'autre sens, même si la situation de surtension ou de sous-tension persistent un certain temps après que le courant commence à couler.

Que cela puisse ou non causer des problèmes avec le chauffage MOSFET lorsqu'une batterie se comporte de manière très bizarre est un point distinct et il a jusqu'à présent été prouvé que ce n'était pas un problème. Habituellement, la diode du corps ne conduit qu'une fraction de seconde avant que la tension de sur / sous-tension ne disparaisse et que les deux MOSFET se rallument.

Les diodes montrées dans le schéma ont peut-être indiqué ce fait (mes yeux les ont glissés au début), mais il est tout aussi probable qu'elles envisagent que vous placiez de meilleures diodes pour supporter des courants de décharge plus sûrs à partir d'une batterie pleine ou charger des courants dans une batterie vide.

Asmyldof
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Merci pour l'explication détaillée. C'est parfaitement logique maintenant!
Ryan Griggs
@RyanGriggs Pas de soucis du tout. Et merci d'avoir cliqué sur le bouton Accepter :-)
Asmyldof
Il serait possible de construire un MOSFET sans diode corporelle entre la source et le drain; la plupart des MOSFET dans un CI NMOS ou CMOS ont les anodes de toutes les diodes de corps pour tous les NFET connectés au rail négatif indépendamment de la source et du drain. Les MOSFET discrets relient le drain au substrat car la connexion la plus importante est à la borne du substrat (une surface entière du transistor est disponible pour cela) et ce serait un gaspillage de l'utiliser uniquement à des fins de polarisation du substrat et non pour la but de transporter le courant.
supercat
@supercat Vous avez raison. Si je me souviens quand il n'est pas 2 h 30, j'envisagerai d'éditer quelque chose. Mais, même si je me souviens de quelques discrets ayant accès au substrat il y a des décennies, comme vous le dites, c'est une rareté exceptionnelle.
Asmyldof
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@supercat Assez juste. Je pense que cela s'aventure dans le très improbable, ne permet pas de décrire tous les MOSFET possibles. Pour le débutant (le public de ce genre de questions), je pense que nous en faisons déjà trop. J'ai peur de quitter le poste principalement tel
quel
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En pratique, un MOSFET de puissance a une diode de corps en parallèle avec le canal. Ces diodes parasites font partie intrinsèque d'un MOSFET de puissance. Par conséquent, un MOSFET de puissance ne peut bloquer le courant que dans une seule direction. L'interrupteur du circuit de protection de la batterie doit bloquer le courant dans les deux sens: charge et décharge. C'est pourquoi il y a deux MOSFET opposés en série: un pour chaque direction.

Nick Alexeev
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Un FET sert à bloquer la charge et l'autre à bloquer la décharge. Cela permet 3 modes de fonctionnement: charge, décharge et veille.

Reportez-vous à la section "FET de coupure et pilote FET" dans ce document .

st2000
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