锂离子电池保护器MAX1894/MAX1924应用

摘要：叙述了MAX1894/MAX1924的特点、性能指标和工作原理，详细分析了各种保护电路的功能及设计要求，给出了3串/4串?离子电池组保护器的设计方法。关键词：涓流充电；充电保护；放电保护

1引言

MAX1894/MAX1924用于保护3串或4串锂离子、锂聚合物电池组。通过监控每只单体电池的电压，防止电池过充电和过放电；通过监控电池组的充放电电流，防止电流过大和负载短路而损坏电池组。

发生故障时，芯片内的驱动器使外接的P沟道MOSFET关断，电池组充放电终止。外接MOSFET采用共源极接法，无需外接上拉电阻，各种过流和短路保护由一只电流取样电阻实现，所有保护门限值和各种保护延迟时间均由器件内部设定（厂方可根据用户要求微调），不需要任何外部元器件。

电池组放电过程中，任何一只单体电池的电压低于过放电保护门限值时，器件立即切断负载，防止电池组因过放电而损坏。电池组充电过程中，任一单体电池的电压低于过放电保护电压时，不允许快速充电。此时，外接的涓流充电控制MOSFET导通，通过MOSFET和一只串联电阻对电池组进行涓流充电。

工作中，外部微处理器控制器件的两个逻辑电平输入脚，外加低电平时，保护器正常工作，外加高电平时，外接的3只MOSFET关断，器件进入关断状态，电池组停止充放电。

应用中，MAX1894X用于4只串联锂电池组保护，各种保护门限没有滞后时间，过充电电压设置为4.25V。MAX1924X也用于4只串联锂电池组保护，过充电电压设置为4.35V，具有一定滞后时间。MAX1924V用于3只串联锂电池组保护，过充电电压设置为4.35V，并且各种保护门限值都具有一定的滞后时间。

2主要特点和参数

1）单体电池过压保护过压保护值设在4V～4.4V之间，过充电保护电压精度0.5％；

2）单体电池欠压保护欠压保护值设在2V～3.2V之间，过放电保护电压精度0.5％；

3）充放电过流保护和电池组短路保护过流保护值由外接电流取样电阻设定。

4）自动涓流充电电池组过放电后，单体电池的电压低于欠压保护值，必须先涓流充电，待电压高于欠压保护值后，再转入快速充电。

5）器件功能齐全器件内部具有完整的MOSFET驱动电路，不需外接上拉电阻。

图1引脚排列

6）静态电流和关断状态电流特别小静态工作电流典型值为30μA，连续功耗667mW，关断状态下输入电流0.8μA，可防止电池组长期存放时，因自放电电流过大而损坏。

7）最高输入电压28V满足3串和4串锂电池组的要求。

8）采用小型16脚QSOP封装印刷电路板面积很小，保护板可方便地装入电池组中。

9）工作温度范围宽工作温度范围－40℃～

＋85℃，存贮温度范围－65℃～＋150℃。

3引脚排列及功能

MAX1894/MAX1924引脚排列如图1所示。各引脚功能如下：

脚1（B4P）接第4只单体电池的正极，采用MAX1924V保护3串锂电池组时，应将B4P与B3P脚短路；

脚2（Vcc）电源输入脚，通过二极管和电容器接电池组的正极；

脚3（B3P）接第3只单体电池的正极；

脚4（IC3）内部接点，应用时悬空；

脚5（B2P）接第2只单体电池的正极；

脚6（IC2）内部接点，应用时悬空；

脚7（B1P）接第1只单体电池的正极；

脚8（IC1）内部接点，应用时悬空；

脚9（BN）接第1只单体电池负极和电流取样电阻Rsense的上端，也是芯片的接地脚；

脚10（PKN）接电池组负极，电流取样电阻Rsense接在BN和PKN之间；

脚11（CTL）外部控制信号输入脚，如不需要外部控制电路或微控制器，接PKN脚；

脚12（SHDN）关断脚，加低电平时保护器正常工作，加高电平时若电池组未接入充电器，保护电路进入关断状态，如不需要外部控制电路或微控制器，接PKN脚；

脚13（TKO）涓流充电驱动器输出脚，接外部涓流充电控制P沟道MOSFET的栅极；

脚14（CGO）快速充电驱动器输出脚，接外部快速充电控制MOSFET的栅极；

脚15（DSO）放电驱动器输出脚，接外部放电控制P沟道MOSFET的栅极；

脚16（SRC）外接MOSFET的共源极接点，提供DSO、TKO和CGO驱动器所需的栅极偏压。

4基本工作原理

MAX1894/MAX1924内部框图如图2所示，由单体电池电压取样电路、比较电路、?放电电流检测比较电路、故障逻辑电路和快速充电、涓流充放电控制MOSFET的驱动电路等部分组成。

单体电池电压选择器可以交替检测四只单体电池的电压，该电压与过压、欠压门限值经比较器比较后，误差信号经状态机送入故障逻辑电路。如果各单体电池的电压均在过压值以下，欠压门限值以上，驱动器可输出驱动信号，使快速充放电控制MOSFET导通，电池组正常充放电。如果任意一个单体电池的电压高于过充电门限值，驱动器输出信号使快速充电控制MOSFET关断