SSM33鋰電保護(hù)IC SSM33 鋰電池保護(hù)原理圖

• 來源：宇芯電子 更新時(shí)間：2020-08-21 10:08:55點(diǎn)擊：6次

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  SSM33鋰電保護(hù)IC SSM33 鋰電池保護(hù)原理圖

  
  

  
  

  鋰電保護(hù)IC SSM33的功能描述：

          SSM33 是一款高精度的鋰電池保護(hù)電路。正常狀態(tài)下，如果對(duì)電池進(jìn)行充電，則 SSM33 可能會(huì)進(jìn)入過電壓充電保護(hù)狀態(tài)；同時(shí)，滿足一定條件后，又會(huì)恢復(fù)到正常狀態(tài)。如果對(duì)電池放電，則可能會(huì)進(jìn)入過電壓放電保護(hù)狀態(tài)或過電流放電保護(hù)狀態(tài)；同時(shí)，滿足一定條件后，也會(huì)恢復(fù)到正常狀態(tài)。圖 3 示出了其典型應(yīng)用線路圖，圖 4 是其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。下面就各狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)描述。

  

  
  

  
  

  鋰電保護(hù)IC SSM33的各狀態(tài)描述：

  
  

  正常狀態(tài)

  
  

          在正常狀態(tài)下，SSM33 由電池供電，其 VDD 端電壓在過電壓充電保護(hù)閾值 VOC 和過電壓放電保護(hù)閾值 VOD 之間，CS 端電壓在充電器檢測(cè)電壓（VCHG）與過電流放電保護(hù)閾值（VEDI）之間，OC 端和 OD 端都輸出高電平，外接充電控制 N-MOS 管 Q1 和放電控制 N-MOS 管 Q2 均導(dǎo)通。此時(shí)，既可以使用充電器對(duì)電池充電，也可以通過負(fù)載使電池放電。
  

  
  

  
  

  過電壓充電保護(hù)狀態(tài)

  
  

  ●保護(hù)條件

  
  

          正常狀態(tài)下，對(duì)電池進(jìn)行充電，如果使 VDD 端電壓 升高超過過電壓充電保護(hù)閾值 VOC，且持續(xù)時(shí)間超過過電壓充電保護(hù)延遲時(shí)間 tOC，則 SSM33 將使充電控制端 OC 由高電平轉(zhuǎn)為 CS 端電平（低電平），從而使外接充電控制 N-MOS 管 Q1 關(guān)閉，充電回路被“切斷”，即 SSM33 進(jìn)入過電壓充電保護(hù)狀態(tài)。

  
  

  ●恢復(fù)條件

  
  

          有以下兩種條件可以使 SSM33 從過電壓充電保護(hù)狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)：⑴ 電池由于“自放電”使 VDD 端電壓低于過電壓充電恢復(fù)閾值 VOCR；⑵ 通過負(fù)載使電池放電（注意，此時(shí)雖然 Q1 關(guān)閉，但由于其體內(nèi)二極管的存在，使放電回路仍然存在），當(dāng) VDD 端電壓低于過電壓充電保護(hù)閾值 VOC，且 CS 端電壓高于過電流 放電保護(hù)閾值 VEDI（在 Q1 導(dǎo)通以前，CS 端電壓將比 GND 端高一個(gè)二極管的導(dǎo)通壓降）。
          SSM33 恢復(fù)到正常狀態(tài)以后，充電控制端 OC 將輸出高電平，使外接充電控制 N-MOS 管 Q1 回到導(dǎo)通狀態(tài)。 
          SSM33 進(jìn)入過電壓充電保護(hù)裝填后，如果外部一直有充電器致使 VM 電壓小于充電器檢測(cè)電壓（VCHG），那么即使 VDD 降至 VOCR 以下，SSM33 也不會(huì)恢復(fù)到正常狀態(tài)。此時(shí)必須去掉充電器，SSM33 才會(huì)回到正常狀態(tài)。
  
  
  過電壓放電保護(hù)/低功耗狀態(tài)
  
  

  ●保護(hù)條件

  
  

          正常狀態(tài)下，如果電池放電使 VDD 端電壓降低至過電壓放電保護(hù)閾值 VOD，且持續(xù)時(shí)間超過過電壓放電保 護(hù)延遲時(shí)間 tOD，則 SSM33 將使放電控制端 OD 由高電平轉(zhuǎn)為 GND 端電平（低電平），從而使外接放電控制進(jìn)入過電壓放電保護(hù)狀態(tài)。同時(shí)，CS 端電壓將通過內(nèi)部電阻 RVMD 被上拉到 VDD。

  
  

  
  

          在過電壓放電保護(hù)狀態(tài)下，CS 端（亦即 VDD 端）電壓總是高于電池短路保護(hù)閾值 VSHORT，滿足此條件后，電路會(huì)進(jìn)入“省電”的低功耗模式。此時(shí)，VDD端的電流將低于 0.7μA。

  
  

  ●恢復(fù)條件

  
  

          對(duì)于處在低功耗模式下電路，如果對(duì)電池進(jìn)行充電（同樣，由于 Q2 體內(nèi)二極管的存在，此時(shí)的充電回路也是存在的），使 SSM33 電路的 CS 端電壓低于電池短路保護(hù)閾值 VSHORT，則它將恢復(fù)到過電壓放電保護(hù)狀態(tài)，此時(shí)，放電控制端 OD 仍為低電平，Q2 還是關(guān)閉的。如果此時(shí)停止充電，由于 CS 端仍被 RVMD 上拉到 VDD，大于電池短路保護(hù)閾值 VSHORT，因此 SSM33 又將回到低功耗模式；只有繼續(xù)對(duì)電池充電，當(dāng) VDD 端電壓大于過電壓放電保護(hù)閾值 VOD 時(shí)，SSM33 才可從過電壓放電保護(hù)狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)。
  
          如果不使用充電器，由于電池去掉負(fù)載后的“自升壓”，可能會(huì)使 VDD 端電壓超過過電壓放電恢復(fù)閾值 VODR，此時(shí) SSM33 也將從過電壓放電保護(hù)狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)； 
  

  
  

          SSM33 恢復(fù)到正常狀態(tài)以后，放電控制端 OD 將輸出高電平，使外接充電控制 N-MOS 管 Q2 回到導(dǎo)通狀態(tài)。 

  
  

  
  

  
  

  
  

  過電流放電/電池短路保護(hù)狀態(tài)

  
  

  ●保護(hù)條件

  
  

         正常狀態(tài)下，通過負(fù)載對(duì)電池放電，SSM33 電路的 CS 端電壓將隨放電電流的增加而升高。如果放電電流增加使 CS 端電壓超過過電流放電保護(hù)閾值 VEDI，且持續(xù)時(shí)間超過過電流放電保護(hù)延遲時(shí)間 tEDI，則 SSM33 進(jìn)入過電流放電保護(hù)狀態(tài)；如果放電電流進(jìn)一步增加使 CS 端電壓超過電池短路保護(hù)閾值 VSHORT，且持續(xù)時(shí)間超過短路延遲時(shí)間 tSHORT，則 SSM33 進(jìn)入電池短路保護(hù)狀態(tài)。

          SSM33 處于過電流放電/電池短路保護(hù)狀態(tài)時(shí)，OD 端將由高電平裝維 GND 端電平，從而使外接放電控制 N-MOS 管 Q2 關(guān)閉，放電回路被“切斷”；同時(shí)，CS 端將通過內(nèi)部電阻 RVMS 連接到 GND，放電負(fù)載取消后，CS 端電平為 GND 端電平。 

  
  

  ●恢復(fù)條件

  
  

          在過電流放電/電池短路保護(hù)狀態(tài)下，當(dāng) CS 端電壓 由高降低至低于過電流放電保護(hù)閾值 VEDI，且持續(xù)時(shí)間 超過過電流放電恢復(fù)延遲時(shí)間 tEDIR，則 SSM33 可恢復(fù) 到正常狀態(tài)。因此，在過電流放電/電池短路保護(hù)狀態(tài)下，當(dāng)所有的放電負(fù)載取消后，SSM33 即可“自恢復(fù)”。
  
          SSM33 恢復(fù)到正常狀態(tài)以后，放電控制端 OD 將輸出高電平，使外接充電控制 N-MOS 管 Q2 回到導(dǎo)通狀態(tài)。
  

  
  

  
  

  充電器檢測(cè)

  
  

          SSM33 處于過電壓放電保護(hù)狀態(tài)下，如果外部接有充電器，致使 CS 端電壓低于充電器檢測(cè)電壓（VCHG），則只要SSM33 的 VDD 電壓大于 VOD，SSM33 即可恢復(fù)到正常狀態(tài)；如果充電器電壓不能使 CS 端電壓低于 VCHG，則 VDD 電壓必須大于 VODR，SSM33 才能恢復(fù)到正常狀態(tài)。這就是通常所說的充電器檢測(cè)功能。

  
  

  
  

  0V 電池充電

  
  

  ●0V 電池充電允許

  
  

         對(duì)于 0V 電池充電允許的電路，如果使用充電器對(duì)電池充電，使 SSM33 電路的 VDD 端相對(duì) CS 端的電壓大于 0V 充電允許閾值 V0V_CHG 時(shí)，其充電控制端 OC 將被連接到 VDD 端。若該電壓能夠使外接充電控制N-MOS管 Q1 導(dǎo)通，則通過放電控制 N-MOS 管 Q2 的體內(nèi)二極管可以形成一個(gè)充電回路，使電池電壓升高；當(dāng)電池電壓升高至使 VDD 端電壓超過過電壓放電保護(hù)閾值 VOD 時(shí)，SSM33 將回到正常狀態(tài)，同時(shí)放電控制端 OD 輸出高電平，使外接放電控制N-MOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)。 

  
  

  ●0V 電池充電禁止

  
  

          對(duì)于 0V 電池充電禁止的電路，如果電池電壓低至使 SSM33 電路的 VDD 端電壓小于 0V 充電禁止閾值 VNOCHG，則其充電控制端 OC 將被短接到 CS 端，使外接充電控制 N-MOS 管始終處于關(guān)閉狀態(tài)。

  
  

  

  
  

  
  

  應(yīng)用中的幾個(gè)問題

  
  

  Q1 和 Q2 的選擇

  
  

          Q1和Q2可以選擇同型號(hào)的N-MOS 管，其柵極-源極開啟電壓 VGS（th）在 0.4V 與過電壓放電保護(hù)閾值 VOD 之間。如果 VGS（th）小于 0.4V，則可能會(huì)導(dǎo)致過電壓充電保護(hù)保護(hù)時(shí)，Q1 不能有效的“關(guān)閉”；如果 VGS（th）大于 VOD，則可能會(huì)在未進(jìn)入過電壓放電保護(hù)狀態(tài)下，Q2 提前“關(guān)閉”。
  
  

          同時(shí)，Q1 和 Q2 的柵極-源極承受電壓 VGS 應(yīng)大于使用充電器時(shí) VDD 端的電壓，否則在對(duì)電池充電過程中，可能會(huì)導(dǎo)致 Q1 和 Q2 的損壞。 

  
  

  C1 的確定

  
  

          CI 與 R1 構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)，對(duì) VDD 端電壓進(jìn)行去藕。C1 可選擇 0.1μF 的陶瓷電容。 

  
  

  R1 和 R2 的確定

  
  

          R1 的推薦使用 100Ω 的電阻，R2 的推薦使用 1kΩ 的電阻，要求 R1 的阻值小于 R2。 

  
  

          因?yàn)楦鞣N檢測(cè)閾值是對(duì)于 SSM33 電路 VDD 端電壓而言，而 VDD 端通過 R1 與電池連接,如果 R1 太大，將會(huì)導(dǎo)致各檢測(cè)閾值與電池實(shí)際電壓偏差增加；同時(shí)，如果充電器接反，可能會(huì)使 SSM33 電路的 VDD 端與 GND 端電壓超過極限值，導(dǎo)致電路損壞，因此 R1 不宜太大，應(yīng)控制在 500Ω 以內(nèi)。 

  
  

          R2 不宜太小，當(dāng)充電器接反或充電器充電電壓太高時(shí)，它可以作為限流電阻來保護(hù) SSM33 電路；同時(shí) R2 亦不能太大，否則當(dāng)充電器充電電壓太高時(shí)，充電電流將不能被有效“切斷”，因此，R2 應(yīng)控制在 500Ω 至 1.3kΩ之間。 

  
  

  
  

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