鋰離子電池組充放電保護和容量均衡控制電路X3100／X3101應用
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X3100用于四只串聯單體鋰離子電池保護和容量均衡，X3101用于三只串聯鋰離子電池組保護和容量均衡。這兩種器件內部都具有過充電、過放電和過電流保護及延時電路、EEPROM存貯器、穩(wěn)壓器、控制充放電和電壓均衡的外接MOSFET的驅動電路、結構寄存器、控制寄存器、狀態(tài)寄存器、模擬多路轉換開關和SPI串行接口等如圖1所示。
過充電、過放電和過電流門限值存貯在內部EEPROM存貯器中電池的種類和參數也可寫入該存貯器，組成數字化電池組。各種保護門限值都可利用3MHz的SPI串行接口通過軟件獨立選擇，同時利用外接電容器可以改變各種保護的延遲時間。
利用內部模擬多路轉換開關，通過外部帶有A／D變換器的微控制器，X3100／X3101允許從器件外部監(jiān)控單體電池的電壓和電流（利用電流采樣電阻），該控制器的軟件可算電池組的現有容量，同時利用軟件還可實現單體電池電壓均衡等功能。
X3100和X3101內部含有一個電流采樣放大器，該放大器可選增益為10、25、80和160。這樣利用外部10位A／D變換器獲得的分辨率高于昂貴的14位A／D變換器。
2. 工作原理
X3100和X3101可實現單體鋰電池保護，它具有兩種不同的工作狀態(tài)。
首先，在正常工作狀態(tài)下，該器件周期地檢測每個單體鋰電池的過充電和過放電狀態(tài)，同時還連續(xù)監(jiān)控電池組的過電流狀態(tài)。各種保護狀態(tài)的門限值可由用戶通過軟件來選擇。達到某個保護門限值時，放電控制MOSFET、充電控制MOSFET或充放電控制MOSFET立即關斷，從而保護電池組。在過放電狀態(tài)下，X3100和X3101進入低功耗休眠狀態(tài)，從而節(jié)省電池的能量。在休眠狀態(tài)下，內部穩(wěn)壓器關斷，停止對微控制器供電，這樣可進一步減小電池組的供電電流。
另外，在監(jiān)控狀態(tài)下，帶A／D變換器的微控制器，通過模擬多路轉換器輸出腳 AO和X3100或X3101內部的模擬多路轉換器MUX測試每只單體電池的電壓和電池組的電流。該器件可實現過充電、過放電保護、電池組內各單體電池容量均衡，電池組現有容量計算等功能，用戶利用軟件算法，可以使設定門限值滿足各種鋰電池的要求和所用單體鋰電池的要求。為了監(jiān)控這些電壓，所有保護電路均連續(xù)工作。
在典型應用電路中，為了適應智能電池系統(tǒng)的接口協議，微控制器也應當是可編程的，以便提供SMBus接口。加入這些功能后，由X3100或X3101組成的模塊可達到最新的工業(yè)電池組標準。
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