Схема защиты литиевой батареи. Почему два полевых МОП-транзистора последовательно соединены в обратном порядке?

Я изучал микросхему защиты батареи и эталонную схему (ниже), обычно используемые в литий-ионных батареях сотовых телефонов, и меня смущают два последовательных полевых МОП-транзистора на отрицательной клемме EB-.

Согласно этому вопросу , теперь я понимаю, что полевые МОП-транзисторы могут проводить как в направлении SD, так и в направлении DS.

Мои вопросы: 1. Почему в этой схеме ДВА МОП-транзистора? Почему не один? 2. Если они проводят в любом направлении, почему FET1 и FET2 установлены с противоположной полярностью? Какую пользу это приносит цепи?

Опорная схема S-8261

Ответы (3)

Это по двум причинам.

Точнее всего за один, но с двумя факторами.

МОП -транзистор может проводить в обоих направлениях при включении, так как это просто резистивный канал, который открывается или закрывается. (Точно так же, как кран, он открывается с крошечным сопротивлением, закрывается с огромным сопротивлением или небольшой градацией между ними.)

Но у МОП-транзистора также есть так называемый внутренний диод, обозначенный маленькой стрелкой. Этот внутренний диод всегда проводит, когда он смещен в прямом направлении. Это выглядит примерно так:

схематический

смоделируйте эту схему — схема, созданная с помощью CircuitLab (странная текстовая метка в стороне, чтобы изображение не выглядело напыщенным)

Это внутри всех МОП-транзисторов из-за их внутренней конструкции, поэтому это не вариант. Некоторые полевые МОП-транзисторы изготавливаются специально, чтобы диод стал более полезным для определенных приложений, но диод всегда есть.

Как указано в комментариях; Корпус-диод является следствием подложного соединения. Я помню, что видел редкие один или два типа MOSFET с этим соединением на отдельном контакте, но их было трудно найти. (И вы, вероятно, все равно захотите подключить контакт нормально, для текущих возможностей)

Это означает, что если вы используете только один на пути тока, который может проводить двумя способами, один путь всегда будет проводить примерно с падением напряжения на одном диоде.

Иногда ты этого хочешь, иногда нет. Если вы не подключаете два полевых МОП-транзистора в обратном порядке, общая картина становится такой:

схематический

смоделируйте эту схему

Когда один внутренний диод проводит, другой блокируется, и наоборот.

Теперь, в случае защиты батареи, оба полевых МОП-транзистора подключены своим затвором к независимому выводу ввода-вывода, потому что, когда батарея разряжена, ее можно заряжать, а когда она полная, ее можно разряжать. Таким образом, микросхема включает только МОП-транзистор, чей диод блокирует разрешенные направления, и если батарея находится в крайнем случае своего варианта использования, ее внутренний диод, по крайней мере, пропускает ток в другом направлении, даже если ситуация с повышенным или пониженным напряжением сохраняется некоторое время после того, как ток начинает течь.

Может ли это вызвать проблемы с нагревом MOSFET, когда батарея ведет себя очень странно, это отдельный вопрос, и до сих пор было доказано, что это не проблема. Обычно внутренний диод проводит только долю секунды, прежде чем исчезнет повышенное/пониженное напряжение и оба полевых МОП-транзистора снова включатся.

Диоды, показанные на схеме, возможно, указывают на этот факт (сначала я не обращал на них внимания), но в равной степени вероятно, что они предназначены для того, чтобы вы разместили более качественные диоды, чтобы поддерживать более высокие безопасные токи разряда от полной батареи или токи заряда от разряженной.

Спасибо за подробное объяснение. Теперь это имеет смысл!
@RyanGriggs Не беспокойтесь. И спасибо, что нажали кнопку "принять" :-)
Можно было бы построить полевой МОП-транзистор без внутреннего диода между истоком и стоком; большинство полевых МОП-транзисторов в микросхемах NMOS или CMOS имеют аноды всех корпусных диодов для всех NFET, подключенных к отрицательной шине, независимо от истока и стока. Дискретные полевые МОП-транзисторы привязывают сток к подложке, потому что наиболее существенным соединением является контакт с выводом подложки (для него доступна вся поверхность транзистора), и было бы напрасно использовать его только для смещения подложки, а не для цель проведения тока.
@supercat Ты прав. Если я вспомню, когда еще не 2:30, я подумаю о том, чтобы что-нибудь отредактировать. Но, хотя я помню несколько дискретов с доступом к подложке десятилетней давности, как вы говорите, это исключительная редкость.
Какая из двух стрелок разного размера на символе MOSFET указывает на внутренний диод? В тексте говорится, что «маленькая стрелка» — это корпусной диод, но позже показаны большие стрелки напротив, что означает, что большие стрелки — это корпусной диод.
@WayneConrad Маленькая стрелка указывает на это, большие - это диоды, чтобы проиллюстрировать это. Вы обнаружите, что на обоих изображениях «большая стрелка» направлена ​​в том же направлении, что и «маленькая стрелка».
Обычно я вижу встречно-параллельные полевые МОП-транзисторы, используемые в качестве переключателя, который может блокировать ток в обоих направлениях, но когда они оба включены , вы не получаете падения диода, просто 2 * Rds (включено).
@NickT Ничто из указанного в ответе не оспаривает или не отвлекает от этого факта. Падение диода упоминается только в том случае, когда один полевой МОП-транзистор используется, выключен и ток течет в «противоположном» направлении. Фактически, абзац выше подчеркивает его способность вести себя в любом направлении.
@Asmyldof: я сам забыл некоторые детали. Можно построить NFET с подложкой из материала P-типа, где исток и сток представляют собой островки N-типа, или с подложкой из материала N-типа с островком P-типа и «вложенным» островком N. -тип. Последний тип транзистора обеспечивает лучшие рабочие характеристики, но дискретный вывод для подложки P-типа должен быть подключен к каждому дискретному островку P-типа.
@supercat Достаточно честно. Я чувствую, что это очень маловероятно, но давайте не будем описывать все возможные МОП-транзисторы. Для новичка (аудитория подобных вопросов) я думаю, что мы уже переусердствовали. Боюсь, что оставлю пост как есть :-)
Я всегда думал, что современные МОП-транзисторы имеют худшие характеристики при проводке от источника к стоку, чем наоборот, из-за того, что они оптимизированы для проводимости в одном направлении. Или это справедливо только для BJT?

На практике силовой МОП-транзистор имеет внутренний диод параллельно каналу. Эти паразитные диоды являются неотъемлемой частью мощного полевого МОП-транзистора. В результате силовой МОП-транзистор может блокировать ток только в одном направлении. Переключатель в схеме защиты аккумулятора должен блокировать ток в обоих направлениях: заряд и разряд. Вот почему последовательно соединены два противоположных полевых МОП-транзистора: по одному для каждого направления.

Один полевой транзистор предназначен для блокировки зарядки, а другой — для блокировки разрядки. Это позволяет использовать 3 режима работы: зарядка, разрядка и спящий режим.

См. раздел «Полевые транзисторы с отсечкой и драйвер полевых транзисторов» в этом документе .

Схема защиты литиевой батареи. Почему два полевых МОП-транзистора последовательно соединены в обратном порядке?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v