Microcircuitos para protección de acumuladores de litio. Dato de referencia

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Microcircuitos para protección de acumuladores de litio. Dato de referencia

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Las baterías de litio modernas y las baterías recargables para alimentar teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos portátiles tienen indicadores de peso y tamaño elevados y una alta intensidad energética, pero al mismo tiempo son muy sensibles a las perturbaciones en los modos de carga y descarga. Las consecuencias de tales violaciones, a menudo involuntarias, pueden ser bastante graves, desde una pérdida significativa de consumo de energía hasta una falla total de la batería. El costo relativo de las baterías y baterías de litio sigue siendo alto.

Esto obliga a incorporar un dispositivo electrónico bastante complejo en las baterías, que supervisa el correcto funcionamiento de la batería y no permite que vaya más allá del modo máximo permitido. A continuación se describen los chips fabricados por ON Semiconductor, que están diseñados para realizar exactamente estas funciones. Uno de la serie NCP802 protegerá una sola batería de litio y el MC33351A proporcionará un funcionamiento confiable de una batería de tres de esas baterías. La familiarización con sus características ayudará no solo a operar correctamente las baterías, sino también a restaurar el rendimiento después de una "falla" inesperada, a menudo asociada solo con el funcionamiento del sistema de protección incorporado.

Microcircuitos de la serie NCP802

Se producen en varias modificaciones de diseño: NCP802SN1T1, en un paquete de plástico SOT-23-6 de tamaño pequeño (Fig. 1), y NCP802SAN1T1 y NCP802SAN5T1, en un paquete de plástico SON-6 aún más pequeño (Fig. 2).

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Si se agrega el índice G a la designación, el microcircuito es ecológico (no contiene plomo). En la caja del microcircuito NCP802, solo se aplica una marca condicional: las letras KN y el código para la fecha de fabricación. El nombre completo con todos los índices se indica solo en la documentación adjunta. El pinout de los microcircuitos se presenta en la Tabla. 1.

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Un esquema típico para conectar el dispositivo a una batería de iones de litio protegida se muestra en la fig. 3.

Circuitos integrados para proteger baterías de litio

El circuito R2C1 es un filtro de potencia para el microcircuito DA1. La resistencia de la resistencia R2 no debe ser superior a 1 kOhm, ya que la caída de tensión en ella puede aumentar inaceptablemente los umbrales para el funcionamiento de la unidad de protección. Las resistencias R1 y R2 limitan la corriente a través del chip si la batería G1 se conecta accidentalmente a un cargador que genera demasiado voltaje o tiene la polaridad incorrecta. Para no exceder la disipación de potencia permitida por el microcircuito en estas situaciones, la resistencia total de estas resistencias debe ser de al menos 1 kOhm. Sin embargo, si la resistencia de la resistencia R1 es superior a 30 kOhm, es posible que el microcircuito no entre en el modo de carga cuando se conecta al cargador una batería descargada a un nivel por debajo del nivel permitido.

Los transistores de efecto de campo VT1 y VT2 están conectados en serie en el circuito de carga/descarga de la batería G1. En condiciones de trabajo, ambos están abiertos y la resistencia total de sus canales sirve como sensor de la corriente que fluye en este circuito. Si es necesario, los umbrales de protección de corriente pueden reducirse conectando en serie entre los terminales de drenaje de los transistores una resistencia adicional que no se muestra en el diagrama.

Si el transistor VT1 está cerrado, no es posible descargar la batería G1 a una carga externa. Sin embargo, la corriente de carga puede fluir libremente a través del diodo protector integrado en el transistor, conectado en la dirección directa para esta corriente. Análogamente, el transistor cerrado VT2 impide la carga, dejando posible que la batería G1 se descargue. Cuando ambos transistores están cerrados, la batería está completamente desconectada de los circuitos externos.

Protección contra sobrecarga

Si aumenta el voltaje en la salida Vcell del microcircuito, en el momento en que se excede un cierto valor umbral U1, envía un comando para cerrar el transistor VT2, estableciendo un nivel de voltaje bajo en la salida CO, igual al voltaje en la salida P-, a través de la resistencia R1 conectada a la fuente del transistor VT2.

El IC volverá a estar alto en el pin CO después de que el voltaje aplicado al pin Vcell disminuya a un valor ligeramente menor que el umbral. La salida del estado con un nivel de voltaje bajo en la salida de CO también ocurrirá después de que la carga se conecte a la batería, si la caída de voltaje causada por su corriente en el diodo interno del transistor VT2, se aplica al P- salida: alcanza el nivel de umbral Uz (se analiza a continuación) o lo supera.

Las condiciones para la transición del microcircuito al estado de protección o el regreso a su estado original deben mantenerse durante mucho tiempo antes de que ocurra esta transición; se proporciona un retraso de tiempo.

Protección contra sobredescarga

Cuando el voltaje en el pin Vcell, al disminuir, cruza el umbral establecido U2, aparecerá un nivel de voltaje bajo en el pin DO, lo que conducirá al cierre del transistor VT1 y al cese de la descarga de la batería G1. La capacidad de carga permanece. Después de que el voltaje en el pin Vcell exceda el umbral U2, el pin DO volverá a subir.

En el estado de inhibición de descarga de la batería, la corriente consumida por el microcircuito cae bruscamente, ya que la mayoría de sus nodos internos pasan a un estado pasivo. Un pequeño aumento de voltaje en el pin P, causado por conectar la batería al cargador, activa el microcircuito nuevamente.

Los diagramas de tiempo del voltaje en varios pines del microcircuito y la corriente en el circuito de la batería G1 se muestran en la fig. 4 y 5. El primero de ellos ilustra el funcionamiento de la unidad de protección de batería frente a la sobrecarga y superación de la corriente de carga admisible, y el segundo frente a la sobredescarga y superación de la corriente de descarga admisible.

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Protección contra exceso de corriente de descarga y cortocircuito de los terminales de la batería

Este nodo funciona cuando ambos transistores están abiertos: VT1 y VT2. Tan pronto como la caída de voltaje a través de ellos exceda cualquiera de los valores de umbral U3 o U5, el pin DO bajará, cerrando el transistor VT1. El retraso en su cierre cuando se supera la corriente de descarga es de aproximadamente 12 ms, y cuando se cierran los bornes de la batería es de 0,4 ms. Esto es mucho menor que el retardo de respuesta del nodo de protección contra sobredescarga.

Como resultado, la unidad de protección actual funciona primero, evitando que el microcircuito cambie a un modo pasivo, para salir del cual es necesario conectar la batería al cargador. Para volver a su estado original después de eliminar el cortocircuito o la sobrecarga de corriente de descarga, es suficiente que la caída de voltaje a través de la resistencia Rs dentro del microcircuito sea menor que el umbral. Esta resistencia se conecta entre los terminales Gnd (Común) y P- cuando el nodo de protección actual se ha disparado y se desconecta de ellos en todos los demás estados.

Protección contra el exceso de la corriente de carga permitida

Cuando la corriente de carga es mayor que la permitida (por ejemplo, la batería está conectada a un cargador "extraño" o defectuoso), el voltaje negativo en el pin P está por debajo del umbral U4. Si esta situación no ha cambiado durante un cierto tiempo, la salida de CO se establecerá en un nivel bajo, lo que provocará el cierre del transistor de efecto de campo VT2 y la carga se detendrá. Para volver a su estado original, es necesario desconectar la batería del cargador y conectarla a la carga durante un rato.

Gestión de retardo de tiempo

Como se indicó anteriormente, para cambiar el estado del microcircuito, ciertas condiciones deben estar vigentes durante los intervalos de tiempo especificados por los nodos internos del microcircuito. Si es necesario, el retraso se puede desactivar, después de lo cual el microcircuito cambiará inmediatamente después de que ocurra la condición correspondiente (la duración de la operación de los nodos y el regreso al modo de operación no están regulados). Para ello basta con conectar la salida DS a la salida Vcell. El estado normal del pin DS no está conectado. Se proporciona una resistencia interna entre él y el pin Gnd en el microcircuito.

Carga de una batería muy descargada

Si el voltaje entre los terminales Vcell y Gnd del microcircuito es de al menos 1,5 V, su salida CO es alta, el transistor VT2 está abierto. Esto le permite comenzar a cargar una batería casi completamente descargada.

Principales características técnicas

Tensión de alimentación, V......1,5...4,5
El voltaje mínimo de la batería al que puede comenzar a cargar, V ...... 1,5
La corriente más alta consumida en el modo activo, μA, con una tensión de alimentación de 3,9 V y tensión cero en el pin P ...... 6
valor típico ...... 3
La corriente más alta consumida en modo pasivo, μA, a una tensión de alimentación de 2 V ...... 0,1
El valor más alto del voltaje de bajo nivel en la salida del transistor de carga controla CO, V, con un voltaje de suministro de 4,5 V y un pulso de corriente de salida de 50 μA ...... 0,5
valor típico ...... 0,4
El valor más pequeño del voltaje de alto nivel en la salida del CO que controla el transistor de carga, V, con un voltaje de suministro de 3,9 V y un pulso de corriente de salida de -50 μA ...... 3,4
valor típico ...... 3,7
El valor más alto del voltaje de bajo nivel en la salida DO del control del transistor de descarga, V, con un voltaje de suministro de 2 V y un pulso de corriente de salida de 50 μA ...... 0,5
valor típico ...... 0,2
El valor más pequeño de la tensión de alto nivel en la salida DO del control del transistor de descarga, V, con una tensión de alimentación de 3,9 V y un pulso de corriente de salida de -50 μA......3,4
valor típico ...... 3,7

Asamblea de protección de sobrecarga

Tensión umbral de funcionamiento entre los terminales Vcell y Gnd, V en la resistencia de la resistencia R2 (Fig. 3) 330 Ohm y temperatura ambiente entre -5...+55 °С para NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....4,32.. .4,38
valor típico ...... 4,35
NCP802SAN5T1. . .4,245...4,305
valor típico .....4,275
Tensión de respuesta de umbral U,, V, con una resistencia R2 de 330 ohmios y una temperatura ambiente de +25 °C para
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....4,325...4,375
valor típico ...... 4,35
NCP802SAN5T1......4,25...4,3
valor típico .....4,275
Retardo de respuesta t31, s, con tensión de alimentación creciente (en el pin Vcell) de 3,6 a 4,4 V, para NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 ...0,175...0,325
valor típico ...... 0,25
NCP802SAN5T1......0,7...1,3
valor típico ...... 1
Retardo de retorno tB1 al modo operativo, ms, con una tensión de alimentación de 4 V y un aumento de la caída de tensión en el sensor de corriente R1 de cero a 1 V......11...21
valor típico ...... 16
Unidad de protección de sobrecarga
Umbral de voltaje operativo U2 (entre pines Vcell y Gnd), V, para
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....2,34...2,46
valor típico ...... 2,4
NCP802SAN5T1 .....2,24...2,36
valor típico ...... 2,3
Retardo de operación t32, ms, cuando la tensión de alimentación disminuye de 3,6 a 2,2 V......14...26
valor típico ...... 20
Retardo de retorno tB2 al modo de funcionamiento, ms, con una tensión de alimentación de 3 V y una disminución de la caída de tensión en el sensor de corriente de 3 V a cero ..... 0,7 ... 1,7
valor típico ...... 1,2
Unidad de protección contra sobrecorriente de descarga
Tensión umbral U3 en el sensor de corriente, V, para
NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1 .....0,18...0,22
valor típico ...... 0,2
NCP802SAN5T1 .....0,08...0,12
valor típico ...... 0,1
Retardo de respuesta t33, ms, con una tensión de alimentación de 3 V y un aumento de la caída de tensión en el sensor de corriente de cero a 1 V para NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1......8...16
valor típico ...... 12
NCP802SAN5T1......4..8
valor típico ...... 6
Retardo de retorno tB3 al modo de funcionamiento, ms, con una tensión de alimentación de 3 V y una disminución de la caída de tensión en el sensor de corriente de 3 V a cero ..... 0,7 ... 1,7
valor típico ...... 1,2
Unidad de protección contra sobrecorriente de carga
Voltaje umbral U4 en el sensor de corriente, V, con una disminución en la caída de voltaje a través de él ..... -0,13 ... -0,07
valor típico ...... -0,1
Retardo de respuesta t34, ms, con una tensión de alimentación de 3 V y una disminución de la caída de tensión en el sensor de corriente de cero a -1 V para NCP802SN1T1, NCP802SAN1T1......11...21
valor típico ...... 16
NCP802SAN5T1......5... 11
valor típico ...... 8
Retardo de retorno tB4 al modo de funcionamiento, ms, con una tensión de alimentación de 3 V y un aumento de la caída de tensión en el sensor de corriente de -1 V a cero ...... 0,7 ... 1,7
valor típico ...... 1,2

Nodo de protección contra cortocircuito de conclusiones externas.

Tensión umbral U5 en el sensor de corriente, V, con una tensión de alimentación de 3 V. . .Upit - (1,4...1,8)
valor típico ..... Upit - 1,1
Retardo de respuesta t35, ms, a una tensión de alimentación de 3 V y un aumento de la caída de tensión en el sensor de corriente de cero a 3 V. .0,25...0,6 valor típico......0,4
Resistencia entre los terminales P- y Gnd después de que se dispare la unidad de protección de corriente, kOhm, a una tensión de alimentación de 3,6 V y una caída de tensión en el sensor de corriente de 1 V ...... 15. ..45
valor típico ...... 30
Nodo de control de retardo
Voltaje en la entrada DS, que corta los retrasos, V ...... Upp + (-0,5 ... + 0,3)
Tensión en la entrada DS no conectada, V, con una tensión de alimentación de 3,6 ... 4,4 V ...... 1,05 ... (Upi -1,1)
Resistencia de la resistencia interna entre los terminales DS y Gnd, MΩ......0,5...2,5
valor típico ...... 1,3
Valores límite
Voltaje, V, entre los pines Vcell y Gnd (voltaje de alimentación), así como entre los pines DS y Gnd, DO y Gnd......-0,3...+12
Tensión, V, entre los terminales P- y Gnd, así como entre CO y P-......Upit+(-28...+0,3)
Disipación de potencia máxima, mW......150
Rango de trabajo de la temperatura del cristal, °С......-40...+85
Temperatura de almacenamiento, °С .. .-55...+125

Con el pin DS no conectado, a menos que se indique lo contrario.

Además de lo anterior, la misma empresa produce una serie de microcircuitos MC33349N, que difieren del NCP802SN1T1 principalmente solo en los valores de tres parámetros:

Tensión umbral de respuesta U1, V (valor típico) con resistencia R2 de 330 Ohm y temperatura ambiente +25 °С, para MC33349N-3R1, MC33349N-4R1......4,25
MC33349N-7R1......4,35
Umbral de tensión de funcionamiento U2, V (valor típico) ...... 2,5
Tensión umbral U3 en el sensor de corriente, V (valor típico), para
MC33349N-3R1, MC33349N-7R1......0,2
MC33349N-4R1......0,075

En el marcado de la caja de estos microcircuitos, en lugar de KN, se aplica una designación alfanumérica: A1 - para MC33349N-3R1, A2 - MC33349N-4R1 y AO - MC33349N-7R1.

El fabricante no indica la capacidad del condensador C2.

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El método de tomografía por emisión de positrones se basa en el fenómeno de la aniquilación de positrones y electrones. Antes del estudio, una persona toma un radiofármaco: una sustancia orgánica, según el tipo de estudio, en la molécula de la sustancia activa en la que uno de los átomos se reemplaza por un isótopo radiactivo de vida corta, que se desintegra y emite un positrón. . El positrón choca con el electrón más cercano, su propia antipartícula, y se aniquilan, convirtiéndose en dos fotones de muy alta energía (gamma quanta). Son registrados por sensores en el "tubo" del tomógrafo, después de lo cual el software restaura la trayectoria de los rayos gamma hasta el punto de aniquilación. Y dado que el fármaco se administra a ciertos órganos, mediante PET se puede obtener una gran cantidad de información, por ejemplo, para ver áreas de actividad cerebral, metástasis o focos de inflamación.

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