Este es un circuito básico de protección de la batería de litio, pero si miro la parte doble del circuito, no tiene sentido para mí. Es un 8205A dual mos-fet, con su drenaje conectado entre sí y cada una de sus fuentes conectadas al negativo de la entrada y la salida. Normalmente, el drenaje de un mosfet está conectado a lo positivo. en este caso, ambos están conectados al negativo si están encendidos. ¡No entiendo! ¿Qué voltaje será el desagüe con respecto al suelo?
Aquí hay una lectura de referencia sobre MOSFET .
Cuando un cargo de compuerta MOSFET en "modo de mejora" excede de \ $ VGS_ {TH} \ $, el canal de D a S entra en un estado de baja impedancia o "cerrado". Desde la perspectiva del dispositivo, la corriente puede ir a través de este canal de cualquier manera, no importa, siempre que se cumpla \ $ VGS_ {TH} \ $, la corriente puede fluir.
Tenga en cuenta que M2 no puede desconectar la batería durante el funcionamiento normal debido a su diodo parásito interno, y esta es la razón por la que se requiere M1 en esta orientación (para bloquear el flujo de "avance" cuando está apagado).
En el funcionamiento normal, ambos 8205A MOSFETS tienen su \ $ VGS_ {TH} \ $ se reunió (por lo general, se excede por mucho para "realmente encenderlos"), por lo que cada dispositivo impone su resistencia mínima de $ RDS_ {ON} \ $ (aproximadamente 0.03 ohmios para este dispositivo). Por lo tanto, el voltaje en los sumideros combinados será un resistencia del divisor-resistencia por encima del suelo, digamos quizás 0.05v, que por supuesto variará con el consumo actual. Esto suponiendo que mida en una dirección "hacia adelante" desde el terminal BATT a los drenajes.
A diferencia de los dispositivos BJT, no hay caídas de voltaje parásitas (aparte de \ $ VGS_ {TH} \ $) en MOSFETS, y la compuerta no se opera a través de la corriente sino del voltaje. La corriente de la puerta de estado estacionario \ $ I_ {GSS} \ $ es muy pequeña (100nA) en comparación con las mA para BJT. Sin embargo, una compuerta MOSFET puede tener una capacitancia significativa (\ $ C_ {ISS} = 600pf \ $) especialmente para dispositivos eléctricos. 600pF no es mucho; algunos MOSFETS de potencia son 10 veces más, pero esto dificulta el intento de encenderlos y apagarlos muy rápidamente.
Piense en el MOSFET de potencia como un interruptor. Siempre que \ $ V_ {gate} \ $ sea más positivo que \ $ V_ {source} \ $, se activará y siempre que \ $ V_ {gate-source} \ $ sea mucho mayor que \ $ V_ {umbral} \ $ (\ $ V_ {gs} > > V_ {th} \ $) entonces el MOSFET estará completamente activado, es decir, básicamente actúa como una resistencia de valor muy bajo (decenas de miliohms es un drenaje bastante común - Resistencia de fuentes para FET de potencia).
Los MOSFET de potencia tienen diodos corporales presentes dentro de su estructura, esto es un subproducto de cómo se diseñaron y no siempre es una característica deseada (esta es una de esas ocasiones). Para asegurarse de que la batería pueda estar completamente aislada (es decir, la energía no puede fluir en la dirección tampoco ), necesita dos MOSFET consecutivos, ya que cualquier MOSFET de energía única solo puede bloquear el flujo de energía de una manera mientras su diodo de cuerpo permitirá que la energía fluya en sentido inverso independientemente de si el MOSFET está activado o desactivado.
Ahora, aunque los MOSFET tienen estos diodos que conducen en la dirección inversa ya sea que los desee o no, al MOSFET real en sí no le importa en qué dirección fluye la potencia y se comportará felizmente como una resistencia de bajo valor, independientemente de la forma en que el poder fluye, el MOSFET ideal es una estructura simétrica (el drenaje y la fuente tienen exactamente el mismo aspecto, y es posible hacer un MOSFET que tenga un diodo corporal no ).
Otro punto importante es que la terminología MOSFET está un poco invertida en comparación con la de los BJT. Con los MOSFET, la "Región de saturación" es cuando el MOSFET actúa como una fuente de corriente constante, ya que el canal (la parte que lleva la corriente) está ... bien, saturado en el sentido de que no puede transportar más corriente (no sin una puerta superior voltaje). Mientras que la "Región activa" es cuando el MOSFET actúa como un interruptor (es como un relé, piense que "activo" es como " el relé está activo "). La región activa (y cortada o simplemente " OFF ") es donde casi todos los MOSFET de potencia pasan la mayor parte de su tiempo. En la región activa de MOSFET, siempre que el voltaje de la compuerta sea mucho más alto que el voltaje de umbral, entonces sería muy difícil distinguir un MOSFET de un trozo de cable. El voltaje de drenaje solo es importante cuando uno de estos
el MOSFET está a punto de romperse porque Vdsmax se ha superado o
los MOSFET en la región de saturación (donde el MOSFET se comporta como una fuente de corriente constante) y ves una gran caída de voltaje en Vds.
El canal de transporte actual de un MOSFET es simétrico, por lo que podría dividir un MOSFET grande en muchos MOSFET más pequeños en serie, todos compartiendo la misma puerta y se comportaría como un MOSFET grande (como la forma en que romper un imán lo hace dos imanes más pequeños), pero debido al cambio de voltaje a lo largo del canal, las "fuentes" de los pequeños MOSFET más cercanos al terminal de drenaje principal están a un voltaje más alto que los que están más atrás. Aumentar la tensión de la fuente mientras se mantiene constante la tensión de la compuerta es lo mismo que disminuir la tensión de la compuerta mientras se mantiene la constante de la fuente, y al ver que un menor $ V_ {gs} \ $ conduce a una capacidad de carga de corriente reducida, es por eso que el Drain- El voltaje de la fuente también es importante cuando se opera un MOSFET en la región de saturación.
Ahora que hemos obtenido información de antecedentes podemos responder a su pregunta. Como algunos otros han mencionado, los drenajes de ese doble MOSFET estarán muy cerca del mismo potencial que el terminal negativo de la batería. Esto no es un problema, el MOSFET no se preocupa por el voltaje absoluto (¿cómo sabría lo que era?), Cuando está "completamente ENCENDIDO" solo se preocupa por la diferencia relativa entre su compuerta y su fuente. Por lo tanto, incluso si la fuente y el drenaje estuvieran a -387V y la compuerta estuviera a -387 + 5V (-382V), entonces se enciende de manera bastante feliz y permitiría que la corriente fluya en cualquier dirección con una pérdida muy baja (lo hace para una carga eficiente Y descarga). La razón por la que usamos dos MOSFET consecutivos en esta situación es porque queremos asegurarnos de que podamos bloquear completamente el flujo de energía en cualquier dirección cuando sea necesario (lo cual es un poco complicado con esos diodos de cuerpo molestos). Debido a que ambos terminales de origen de los dos MOSFET consecutivos están conectados entre sí, es muy fácil poner un sesgo positivo en las puertas ya que podemos unir ambas puertas y conducirlas como una sola. Y viendo que a los MOSFET no les importa de qué manera fluye la energía cuando están completamente ENCENDIDOS, esta disposición básicamente hace que algo se parezca a un relé.
Esto se convirtió en un viaje mucho más largo de lo que esperaba y es posible que me haya perdido algunas cosas o haya usado algunas analogías de grado B. Espero que esto, al menos, aclare cómo funcionan los MOSFET y por qué alguien querría poner dos back-to-back como en ese circuito de protección de la batería.
Los drenajes MOSFET se conectan de modo que los diodos intrínsecos se oponen entre sí. Si se revirtiera un MOSFET, perdería la capacidad de protección contra sobrecargas o sobrecargas. Este es el ejemplo donde se invierte M1 (falla la protección de descarga).
En este caso, el circuito de protección detectaría que la batería alcanzó su voltaje de corte, y llevaría el OD a tierra, desactivando así M1. Sin embargo, el diodo intrínseco de M1 todavía estaría conduciendo! Incluso si ambos MOSFET estuvieran apagados, todavía hay una ruta de corriente y la batería continuaría descargando más allá de su voltaje de descarga segura. Si invirtió M2, existe una situación similar en la que el circuito de protección pierde su capacidad de protección contra la sobrecarga.
Para responder a su pregunta sobre cuál será el voltaje de drenaje en relación con la tierra (el terminal negativo de la batería), hay algunos casos:
1) Ambos MOSFET están activados
En este caso, la tensión de drenaje será de unos pocos milivoltios por encima del suelo si se está descargando y de algunos milivoltios por debajo del suelo si se está cargando, según lo determine la Ley de Ohm y el \ $ RDS_ {ON} \ $ de M1.
2) Se ha activado la protección contra descarga (M1 está desactivado)
En este caso, M2 sigue conduciendo, por lo que el voltaje de drenaje será BATT, más unos pocos milivoltios (\ $ - I_ {Batería} * RDS_ {ON} \ $ de M2) si el voltaje en los terminales BATT + y BATT- es mayor que el voltaje de la batería protegida más el voltaje del diodo de M1 (la batería se está cargando).
3) Se ha activado la protección de sobrecarga (M2 está desactivado)
En este caso, M1 sigue conduciendo, por lo que la tensión de drenaje será a tierra, más unos pocos milivoltios según lo determinado por \ $ I_ {Batería} * RDS_ {ON} \ $ de M1.
4) Ambos MOSFET están desactivados
En este caso, el voltaje exacto para el pin de drenaje dependerá de BATT y de las características de fuga de los diodos, pero estará dentro del voltaje de un diodo de tierra o BATT. Más en cualquier dirección y uno de los diodos empezaría a conducir. Por ejemplo, si BATT- fuera de + 5V, la tensión de drenaje podría ~ 4.5V, pero no 4.0V, ya que el diodo de M2 comenzaría a conducir.
Debe leer la hoja de datos de DW01-P: enlace Comprenderá que OD es el corte de la descarga, OC el corte de la carga.
También puede leer las dos preguntas que hice sobre el mismo circuito: Protección contra sobrecorriente para una batería de 1 celda y Eliminar la protección contra sobrecorriente del circuito de protección de la batería
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