UCC3957是采用BiCMOS工藝的3/4節(jié)鋰離子電池組充電器保護(hù)用控制集成電路。它與外部的P溝道MOSFET晶體管一起對(duì)電池組充電實(shí)現(xiàn)兩級(jí)過電流保護(hù)，如果達(dá)到級(jí)過電流閥值電位時(shí)，保護(hù)電路以按用戶設(shè)定的保護(hù)時(shí)間，將外接電容放電，如果級(jí)保護(hù)時(shí)間到，電池過充、放電故障仍未排除，外接保護(hù)定時(shí)電容放電MOSFET以17倍于級(jí)保護(hù)時(shí)間關(guān)斷，實(shí)施第二級(jí)保護(hù)，這對(duì)容性負(fù)載是很有用的。UCC3957在休眠工作模式下的耗電僅為3.5mA，典型工作電流為30mA，直流工作電壓范圍為6.5~20V，充電過電流保護(hù)延時(shí)時(shí)間可通過調(diào)節(jié)外接元件參數(shù)的辦法實(shí)現(xiàn)。使用外部P溝道MOSFET晶體管的優(yōu)點(diǎn)是，可以保護(hù)任一節(jié)電池過放電和過充電，并保護(hù)電池組及UCC3957集成電路本身。
　　UCC3957可以對(duì)3節(jié)或4節(jié)鋰電池組提供防止電池過充電、過放電及過電流充、放電等故障的全面保護(hù)功能，它對(duì)電池組內(nèi)的每一節(jié)電池電壓采樣并與內(nèi)部的精密基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)任一節(jié)電池處于過電壓或欠電壓狀態(tài)時(shí)，UCC3957就會(huì)采取適當(dāng)?shù)拇胧┓乐闺姵剡M(jìn)一步充電或放電。UCC3957外部接有2個(gè)獨(dú)立的P溝道MOSFET晶體管，分別控制電池的充電和放電電流。
　　下面以圖1為例，介紹其采用UCC3957的3節(jié)鋰電池充電保護(hù)電路特點(diǎn)。

圖1  3節(jié)鋰電池保護(hù)電路

　　1.電池組的連接
　　電池組與UCC3957連接要注意它的順序。電池組的低電位端連接到引腳7AN4，高電位端連接到引腳VDD，每兩節(jié)電池的連接點(diǎn)按相應(yīng)順序連接到引腳4AN1、5AN2、6AN3。
　　2.選擇3或4節(jié)電池充電工作狀態(tài)
　　當(dāng)電池組為3節(jié)電池時(shí)，引腳2CLCNT應(yīng)連到引腳16DVDD，同時(shí)將引腳6AN3與引腳7AN4連到一起，當(dāng)電池組為4節(jié)電池時(shí)，引腳2CLCNT接地（即連到引腳7AN4），AN3引腳接至電池組最下面一只電池的正極。
　　3.欠電壓保護(hù)
　　當(dāng)檢測(cè)到任一節(jié)電池處于過放電狀態(tài)時(shí)（低于欠電壓閥值電位），狀態(tài)檢測(cè)器同時(shí)關(guān)斷2只MOSFET晶體管，使UCC3957進(jìn)入休眠工作模式，此時(shí)UCC3957的耗電僅為3.5μA，只有當(dāng)引腳3WU的電壓升到1VDD后，UCC3957退出休眠工作模式。
　　4.電池充電
　　當(dāng)充電器接入充電電源器時(shí)，只要引腳9CHGEN的電壓被拉到16DVDD，充電FET晶體管VT1導(dǎo)通，電池組充電。但是如果引腳9CHGEN開路或連到引腳7AN4，則充電FET晶體管VT1關(guān)斷。充電期間，如果UCC3957處于休眠工作模式，則放電FET晶體管VT2仍然關(guān)斷，充電電流流過放電FET晶體管VT2的體二極管；直到每節(jié)電池的電壓高于欠電壓閥值電壓，則放電FET晶體管VT2導(dǎo)通。休眠工作期間，充電FET晶體管VT1處于周期性的導(dǎo)通和關(guān)斷方式，導(dǎo)通時(shí)間為7ms，關(guān)斷時(shí)間為10ms。
　　5.電池連接不正常保護(hù)
　　UCC3957具有被充電電池盒內(nèi)電池連接不正常的保護(hù)功能。如果和電池連接的引腳4AN1、5AN2或6AN3連接不正常、斷連接，UCC3957可以檢測(cè)到并可預(yù)防電池組過充壓。
　　6.過電壓保護(hù)與智能放電特性
　　如果某一電池充電電壓超過正常過充電閥值電位，則充電FET晶體管VT1關(guān)斷，以防止電池過充電。關(guān)斷一直保持到該電池電壓降低到過充電閥值電位。在大多數(shù)保護(hù)電路設(shè)計(jì)中，在該過電壓保護(hù)帶（在正常值∽過充電閥值之間，或反之，在過充電閥值∽正常值之間），充電FET晶體管VT1一直處于保護(hù)的完全關(guān)斷工作狀態(tài)，此時(shí)放電電流必須通過充電FET晶體管VT1的體二極管，該二極管的壓降高達(dá)1V，從而在充電FET晶體管VT1內(nèi)產(chǎn)生極大的功耗，消耗寶貴的電池功率。
　　UCC3957具有獨(dú)到的智能放電特性，它可使充電FET晶體管VT1對(duì)放電電流導(dǎo)通（僅對(duì)放電而言）而仍然處于過電壓回差范圍之內(nèi)。這樣就大大減少了充電FET晶體管VT1上的功耗。這一措施是通過采樣流經(jīng)電流檢測(cè)電阻RSENES上的電壓降來完成的，如果這個(gè)電壓降超過15mV（0.025Ω電流檢測(cè)電阻對(duì)應(yīng)0.6A的放電電流），則充電FET晶體管VT1再次導(dǎo)通。此例中，若20mW的FET晶體管，其體二極管電壓降為1V，對(duì)應(yīng)為1A負(fù)載，則VT1的功耗由1W降至0.02W。
　　7.過電流保護(hù)
　　UCC3957采用二級(jí)過電流保護(hù)模式保護(hù)電池組的過充電電流和電池組短路，當(dāng)電流檢測(cè)電阻RSENSE（接在引腳AN4與引腳BATLO之間）上的電壓降超過某一閥值電位時(shí)，過電流保護(hù)進(jìn)入打嗝兒保護(hù)工作模式。在這一工作模式時(shí)，放電FET晶體管VT2周期性地關(guān)斷與導(dǎo)通，直到故障排除。一旦故障排除，UCC3957自動(dòng)恢復(fù)正常工作。
　　為了適應(yīng)大的容性負(fù)載，UCC3957有兩個(gè)過電流閥值電壓，對(duì)應(yīng)每一閥值電壓可以設(shè)定不同的延遲時(shí)間。這種二級(jí)過電流保護(hù)既可對(duì)短路提供快速的響應(yīng)，又可使電池組承受一定的浪涌電流。這樣可防止由于濾波電容較大而引起不必要的過電流誤保護(hù)動(dòng)作。
　　級(jí)過電流保護(hù)閥值電位為150mV，對(duì)應(yīng)0.025Ω的電流檢測(cè)電阻，過電流閥值為6A。如果峰值放電電流持續(xù)時(shí)間超過該值所設(shè)定的時(shí)間（由接在CDLY1和地之間的電容設(shè)定），UCC3957進(jìn)入打嗝兒保護(hù)工作模式。打嗝兒保護(hù)工作模式時(shí)的占空比約為6%，即關(guān)斷時(shí)間大約是導(dǎo)通時(shí)間的17倍。
　　第二級(jí)過電流閥值電位為375mV，對(duì)應(yīng)0.025Ω電流檢測(cè)電阻，過電流閥值為15A。如果峰值放電電流超過該電位值所設(shè)定的時(shí)間（由接在CCDLY2和地之間的電容設(shè)定），UCC3957進(jìn)入打嗝兒保護(hù)工作模式，并且占空比一般小于1%。而關(guān)斷時(shí)間tOFF仍然由接在CCDLY1與地之間的電容決定。這一技術(shù)大大地降低了短路時(shí)FET晶體管VT2上的功耗，從而降低了對(duì)FET晶體管VT2的使用要求。

圖2  級(jí)過流延時(shí)時(shí)間tD與電容CCDLY1的關(guān)系曲線

圖3 第二級(jí)過流延時(shí)時(shí)間tD與電容CCDLY2的關(guān)系曲線

　　當(dāng)CDLY1=0.022μF時(shí)，則對(duì)應(yīng)級(jí)過電流的（當(dāng)電流大于6A而小于15A時(shí)）導(dǎo)通時(shí)間tON大約為大約10ms，關(guān)斷時(shí)間tOFF大約為160ms，占空比為5.9%；當(dāng)電流超過15A時(shí)如果不用CDLY2，則第二級(jí)過電流保護(hù)的占空比為0.1%；如果CDLY2取22PF時(shí)，則對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通時(shí)間為800μs，占空比為0.5%。
　　UCC3957的典型應(yīng)用電路
　　采用UCC3957的4節(jié)電池組的典型保護(hù)電路如圖4所示。

圖4  4節(jié)鋰電池保護(hù)電路

　　圖4中，VR1和R2用于當(dāng)充電器開路充電電壓過高時(shí)，保護(hù)充電FET晶體管VT1。在該應(yīng)用電路中，短路時(shí)放電FET晶體管VT2關(guān)斷，由于電池組輸出的分布電感，這時(shí)的會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓的負(fù)突變；這一負(fù)突變會(huì)超過放電FET晶體管VT2的耐壓值，這一負(fù)突變也會(huì)損壞UCC3597。圖4中的VD1對(duì)這一負(fù)突變箝位以保護(hù)放電FET晶體管VT2，C5應(yīng)直接置于電池組的頂端和底端。
　　由于當(dāng)放電過電流保護(hù)時(shí)，放電FET晶體管VT2產(chǎn)生的負(fù)電壓過充電與的大小有關(guān)，而與放電FET晶體管VT2的導(dǎo)通和關(guān)斷驅(qū)動(dòng)脈沖的上升、下降時(shí)間有關(guān)。故圖4中用R3、C5、R4來控制的大小。