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RS393在鋰電池充電熱管理系統中的應用

2021-03-08
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ソース:

本文以RS393為例,闡述如何將窗口比較電路應用于鋰電池充電溫度控制電路。分析窗口比較器的工作原理以及滯回電路中的計算。

RS393的主要參數:

供電范圍:+ 1.8V+ 5.5V

低靜態電流Vs = 5V50μA/ch(TYP)

輸入共模電壓范圍:(V-)-0.1V to (V+)+0.1V

低輸出飽和電壓:150mV(TYP)

群延時(H to L@5V):185ns

開漏輸出

鋰電池充電電路中做溫度控制的必要性

當環境中的溫度較低時,電池的實際可用容量將迅速發生衰減。如果溫度過低(如低于0℃)時,對鋰電充電可能引發瞬間電壓過沖,造成內部短路。電池溫度過熱則可能會引起冒煙、起火甚至爆炸等事故。

電池最適宜的充電溫度約為10℃30℃之間,過高或者過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減。只有準確的測量出電池的環境溫度,才能分別在低溫和高溫環境下對電池進行預熱和散熱。

溫度控制電路的設計:

使用RS393搭建成的窗口比較器,用于鋰電池溫度的檢測:

圖片1.png?

1 ?窗口比較電路

?鋰電池的溫度,此處使用PTC(正溫度系數熱敏電阻)的方式獲得。為計算方便,假設熱敏電阻在10℃時的阻值為15KΩ,在30℃時阻值為5KΩ。將圖中兩個比較器電路的輸入和輸出分別并聯起來。當輸入信號小于2.5V或者大于3.75V時,電路輸出低電平;當輸入信號介于2.5V3.75V之間的時候,電路輸出高電平,這就構成了一個窗口比較器。

滯回窗口比較電路的設計與必要性分析:

1的電路接法,當比較器的輸入信號緩慢接近正向/負向門電平時,疊加在信號上的干擾脈沖極有可能會引起輸出的誤翻轉,導致誤判。對此,滯回電路是一個最優的解決方案,圖2為增加了正反饋電阻后的滯回窗口比較電路。

圖片2.png?

2 ?滯回窗口比較電路

使用節點電壓法分別對比較器的輸入、輸出電壓節點分析。得出窗口比較器的上限閾值電壓VuppVupn;下限閾值電壓VdownVdownn。以正溫度系數的PTC熱敏電阻為例,不同閾值的電壓與溫度的對應關系如下表所示:

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電壓值

溫度值

Vupp

3.75V

30℃

Vupn

3.54V

25℃

Vdownp

2.93V

15℃

Vdownn

2.48V

10℃




1 ?不同閾值電壓與溫度對應關系

?

滯回窗口比較電路仿真波形如下:

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圖片3.png?

?3 ?滯回窗口比較電路波形圖

?

由圖3可見,增加滯回后的窗口比較器電路,就可以避免振鈴現象對電路輸出的干擾。

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附錄:潤石科技比較器選型樹狀圖

圖片4.png?

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