Лінійна схема захисту акумуляторної батареї - Чому два MOSFET послідовно перевернуті?

Я вивчав мікросхему захисту від акумулятора та опорну схему (внизу), яка зазвичай використовується в літій-іонних акумуляторах стільникового телефону, і мене збентежили два серії MOSFET на негативному терміналі EB-.

Відповідно до цього питання , я зараз розумію, що MOSFET можуть вести в будь-якому напрямку SD або DS.

Мої запитання: 1. Чому в цій схемі є ДВА МОЗФЕТИ? Чому б не один? 2. Якщо вони ведуть в будь-якому напрямку, чому FET1 і FET2 встановлюються з протилежними полярностями? Як це корисно для схеми?

— Райан Гріггс
джерело

Це з двох причин.

Ну, насправді лише для одного, але з двома факторами.

MOSFET може вести в обох напрямках при включенні, оскільки це справді лише резистивний канал, який відкривається чи закривається. (Подібно до крана, він відкритий з крихітним опором, закритий величезним опором або невеликою градацією між ними.)

Але MOSFET також має те, що називається діодом тіла, на що вказує маленька стрілка. Цей діод тіла завжди проводить, коли він зміщений вперед. Це виглядає приблизно так:

схематичні

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab} (дивна мітка тексту убік, щоб зображення виглядало менш бомба)

Це всередині MOSFET, завдяки їх внутрішній конструкції, тому це не варіант. Деякі MOSFET виробляються спеціально, щоб діод став кориснішим для певних застосувань, але там завжди є діод.

Як вказувалося в коментарях; тіло-діод є наслідком з'єднання підкладки. Я пам’ятаю, що бачив рідкісний один або два типи MOSFET з цим з'єднанням на окремому штирі, але їх було б важко знайти. (І ви, швидше за все, хочете підключити штифт як правило, для поточної можливості)

Це означає, що якщо ви використовуєте лише один у поточному шляху, який може вестись двома способами, один спосіб завжди буде вестись приблизно з одним падінням напруги діода.

Іноді ти цього хочеш, інколи - ні. Якщо ви не підключите два MOSFET заднім числом, і загальна картинка стає такою:

схематичні

^{моделювати цю схему}

Коли один діод тіла проводить, інший блокує і навпаки.

Тепер у випадку захисту акумулятора обидва MOSFET підключені зі своїм затвором до незалежного штифта вводу / виводу, тому що коли акумулятор порожній, його дозволено заряджати, а коли він наповнений, його можна розряджати. Таким чином, мікросхема вмикається лише на MOSFET, чий діод блокує дозволені напрямки, і якщо акумулятор знаходиться на одній крайній стороні його використання, його діод буде принаймні пускати струм в інший бік, навіть якщо ситуація над або під напругою зберігається деякий час після течії струму.

Незалежно від того, чи може це спричинити проблеми з нагріванням MOSFET, коли батарея поводиться дуже дивно, це окремий момент, і досі це доведено, що це не проблема. Зазвичай діод тіла проводить лише частку секунди до зникнення напруги над / під напругою, і обидва MOSFET включаються.

Діоди, показані на схемі, могли вказувати на цей факт (мої очі спочатку їх заблищали), але настільки ж ймовірно, що вони мають намір розмістити кращі діоди для підтримки більш високих безпечних струмів розрядки від повного акумулятора або заряджання струмів у порожній.

— Асмільдоф
джерело

Дякую за детальне пояснення. Це має сенс зараз!

— Райан Гріггс

@RyanGriggs Не хвилюйся зовсім. І дякую, що натиснув кнопку прийняти :-)

— Асмільдоф

Можна було б побудувати MOSFET без діода тіла між джерелом і стоком; Більшість MOSFET в межах NMOS або CMOS IC мають аноди всіх ділових тіл для всіх NFET, підключених до негативної шини незалежно від джерела та стоку. Дискретні MOSFET прив'язують стік до підкладки, оскільки найсуттєвіший зв'язок - із терміналом підкладки (для цього доступна вся поверхня транзистора), і було б марно використовувати його лише для зрушення підкладки, а не для призначення проведення струму.

— supercat

@supercat Ви праві. Якщо я пам’ятаю, коли це не 2:30 ранку, я подумаю про те, щоб щось змінити. Але, хоча я пам’ятаю кілька дискретних даних із доступом до субстрату десятиліття тому, як ви кажете, це надзвичайна рідкість.

— Асмільдоф

@supercat Справедливо. Я вважаю, що це впадає в дуже малоймовірне, хоча дозволяє не окреслити всі можливі MOSFET. Для початківців (аудиторії подібних питань) я думаю, що ми вже перестаралися. Боюся, що я залишатиму посаду здебільшого так: --)

— Асмільдоф

На практиці силовий MOSFET паралельно каналу має діод тіла . Ці паразитні діоди є невід'ємною частиною силового MOSFET. Як результат, силовий MOSFET може блокувати струм лише в одному напрямку. Перемикач в ланцюзі захисту акумулятора повинен блокувати струм в обох напрямках: зарядка та розряджання. Ось чому в серії є два протилежних MOSFET: по одному для кожного напрямку.

— Нік Алексєєв
джерело

Один FET призначений для блокування зарядки, а другий - для блокування скидання. Це дозволяє 3 режими роботи: зарядка, розряд та режим сну.

Дивіться розділ "Вирішення БНТ та драйвер FET" у цьому документі .

— st2000
джерело