锂离子电池充电器扩流电路设计

时间：02-24 来源：EDNCHINA 点击：

　　从图2可看出：P-MOSFET的-VGS电压是由R2、RP往D1提供的，则P-MOSFET在上电后应是一直导通的。现要求在电池电压（VBAT）小于3.0V及大于4.15V时P-MOSF ET要关断，则控制电路要在VBAT<3.0V及VBAT>从图2可看出：P-MOSFET的-VGS电压是由R2、RP往D1提供的，则P-MOSFET在上电后应是一直导通的。现要求在电池电压（VBAT）小于3.0V及大于4.15V时P-MOSF ET要关断，则控制电路要在VBAT<3.0V及VBAT> 4.15V时，在P-MOSFET的栅极G上加上高电平，使其-VGS=0.7V，小于导通阈值电压-VGS（th），则P-MOSFET截止（关断）。现由P1、P2比较器及其他元器件组成窗口比较器实现了这一控制要求：无论是P1或P2输出高电平时，VIN通过R4或R3及D3或D2加在P-MOSFET的栅极上，迫使栅极电压为VIN=0.7V，则-VDS=0.7V而截止，满足了控制的要求（见图6）。图中，D1、D2、D3是隔离二极管，是正确控制必不可少的。

图6窗口比较器电路

P-MOSFET的功耗及散热

1扩流管P-MOSFET的功耗计算

　P-MOSFET在扩流时的功耗PD与输出电压VIN电池电压VBAT、肖特基二极管的正向压降VF及扩流电流ID有关，其计算公式如下：

PD=VIN-（VBAT+VF）×ID （1）

　其最大的功耗是在VIN（max）及VBAT（min）时，即在扩流开始时（VBAT=3V），则上式可写成：

PDmax=VIN（max）-（3V+VF）×ID （2）

　若VIN（max）=5.2V、在ID=1A时，VF=0.4V，则PDmax=1.8W.选择的P-MOSFET的最大允许功耗应大于计算出的最大功耗。

2 P-MOSFET的散热

　　贴片式功率MOSFET采用印制板的敷铜层来散热，即在设计印制板时要留出一定的散热面积。例如，采用DPAK封装的MTD2955E在计算出PDmax=1.75W时，需11mm2散热面积；若PDmax=3W时，需26mm2散热面积。若采用双面敷铜板（在上下层做一些金属化孔相互连接，利用空气流通），则其面积可减小。若散热不好，功率MOSFET的温度上升，ID的输出会随温度增加而上升。所以足够的散热是要重视的，最好是实验确定其合适散热面积，使ID稳定。

　这里还需要指出的是，不同封装的P-MOSFET，在同样的最大功耗时，其散热面积是不同的。例如采用SO-8封装的Si99XXDY系列P-MOSFET时，封装尺寸小、背面无金属散热垫，其散热面积要比用DPAK封装大得多。具体的散热面积由实验确定。

两种功率MOSFET

　这里介绍两种P-MOSFET：Si9933DY及MTD2955E.

1 Si9933DY及MTD2955E的主要参数

Si9933DY及MTD2955E的主要参数见表2.

2引脚排列

　　Si9933DY引脚排列如图7所示，MTD2955E引脚排列如图8所示。