La puce DW01A est un dispositif de protection de batterie pour une batterie lithium-ion monocellulaire protégeant la cellule contre la surcharge et la sous-charge (en contrôlant la tension maximale et minimale de la cellule), la connexion inversée et les courts-circuits. Vous pouvez généralement trouver cette puce sur les cartes de dérivation TP4056 (puce de chargeur lithium-ion).
Objectif DW01A par rapport à TP4056
Le véritable objectif du DW01A est de protéger une batterie lithium-ion individuelle et, en tant que tel, il doit vraiment se fixer physiquement à la batterie elle-même – puis vous branchez le combo batterie-DW01A sur un chargeur.
Dans le cas du TP4096, la puce se trouve sur la carte de dérivation elle-même, ce qui limite considérablement la raison pour laquelle elle est utilisée, car le TP4056 lui-même a des limites assez strictes sur la tension de sortie, c’est-à-dire que le TP4056 ne permettra pas à la tension d’aller trop haut ou trop bas pendant chargeant quand même, rendant la puce DW01A pratiquement redondante !
La vraie raison pour laquelle la puce DW01A doit être utilisée (et non la façon dont elle est utilisée sur la carte de dérivation), est si quelqu’un essayait de charger une batterie lithium-ion avec un chargeur non conforme, par exemple si quelqu’un utilisait un bloc de prise standard pour la charger. – dans ce cas le DW01A est utile pour stopper une action potentiellement dangereuse.
Protection de la batterie
Côté batterie, il protège la batterie des surtensions (charge) ou des sous-tensions (décharge). Si la tension devient trop basse, vous ne pourrez peut-être pas récupérer la batterie. Si la tension devient trop élevée, il existe un risque d’emballement thermique.
Cela garantit que la batterie lithium-ion est conservée dans une zone de fonctionnement sûre.
Cet appareil est un dispositif anti-retour avec un réglage de surtension inhabituellement élevé et un réglage de sous-tension inhabituellement bas.
Du côté de la charge, il protège contre les courts-circuits, les courants élevés, les courants de court-circuit et la connexion inversée du chargeur. Donc, si vous court-circuitez la sortie de la batterie, la ligne de terre est déconnectée.
Astuce : L’utilisation correcte du DW01A consiste à l’inclure dans une batterie. Ses fonctionnalités sont réduites lorsqu’il est utilisé sur la carte TP4056 .
Le DW01A nécessite un double FET externe pour contrôler la ligne de terre vers la batterie. En utilisant le FET, la ligne de terre est déconnectée lors de conditions d’erreur de courant (court-circuit, décharge excessive, surcharge). Celui-ci isole la batterie Lithium jusqu’à ce que la charge soit retirée (en cas de court-circuit).
Le DW01A dispose également de limites de tension étendues (au-dessus et en dessous des valeurs de charge de tension normales) pour protéger contre la surcharge et la décharge excessive. Il a également un faible courant de veille de 3 µA lorsqu’il est inactif, de sorte qu’il ne décharge pas considérablement la batterie pendant le stockage.
Caractéristiques du DW01A
Protection d’entrée du chargeur
La broche CS est connectée à la borne négative de l’entrée du chargeur (via une résistance 1kohm) et remplit les fonctions suivantes :
- Détecteur de court-circuit.
- Détecteur de surintensité.
- Détecteur de chargeur.
- Détection de chargeur inversé (surtension de courant élevé ?).
Surveillance de la batterie
VCC et GND sont connectés aux bornes de la batterie où deux tensions sont détectées :
- Détecteur de surcharge (tension de batterie trop élevée).
- Détecteur de décharge excessive (tension de la batterie trop faible).
Protection contre les surintensités de la batterie
La protection est assurée à l’aide des deux broches de contrôle OD et OC (qui signifient respectivement surcharge et surcharge). Ces deux commandes se fixent aux grilles de deux MOSFETS et arrêtent le flux de courant vers la batterie en cas de problème.
Tension de protection contre les surcharges : 4,3 V (typ) – 50 mV
Tension de déclenchement contre les surcharges : 4,1 V (typ) – 50 mV
Tension de protection contre les surcharges : 2,4 V (typ) – 100 mV
Tension de déclenchement contre les surcharges : 3,0 V (typ) – 100 mV
Tension de détection de surintensité : 0,15 (typ) – 30 mV
Tension de détection de court-circuit : 1,35 V (typ).
Remarque : Les tensions de surintensité et de court-circuit ci-dessus sont mesurées aux bornes de la résistance à l’état passant du MOSFET.
Fiche technique DW01A
Téléchargez la fiche technique du circuit intégré de protection de la batterie ici .
Comment fonctionne le DW01A
La partie cruciale du fonctionnement du DW01A est le double MOSFET contrôlé (canal N) ; Plus précisément la résistance R DS(ON) du MOS
Dans la fiche technique, il est indiqué que » le courant seuil pour la détection de surintensité est déterminé par la résistance d’activation des MOSFET de contrôle de charge et de décharge » .
Il y a des problèmes dans la conception d’un dispositif de détection de courant de cette façon, car comme il est également indiqué dans la fiche technique :
» La résistance à l’activation du MOSFET change avec la variation de température due à la dissipation thermique. Elle change également avec la tension entre la grille et la source «
Il est conçu de cette façon parce que c’est une méthode très bon marché.
Il y a cependant trois points à cela :
- Les niveaux de tension seuil se situent en dehors des tensions de charge normales d’un chargeur de batterie et n’interfèrent donc pas avec le processus de charge normal.
- La valeur exacte du courant de court-circuit n’a pas d’importance (tant qu’elle est raisonnable, c’est-à-dire pas 100 A ! – elle peut être de 3 A (voir les calculs ci-dessous).
- La limite de courant diminue à mesure que le R DS (ON) sélectionné par le MOSFET se détériore – c’est une bonne chose ; Si vous utilisez une valeur R DS(ON) élevée , le courant nécessaire pour déclencher le court-circuit est plus faible. L’augmentation de la température augmente également R DS(ON) .
Il s’agit d’un dispositif de sécurité, donc tant que les valeurs choisies se situent en dehors de l’état de fonctionnement normal de la batterie en charge, il fournira une protection contre les courts-circuits même si la valeur exacte de coupure de charge change avec la température et la tension.
Vous devez simuler, analyser et tester le fonctionnement du MOSFET pour vous assurer qu’il est acceptable pour votre application.
Fiche technique double canal MOSFET N
Fiche technique MOSFET 8025A
Limite de courant MOSFET 8205A
Utilisation de RDSON comme limite de courant
Le seuil de tension de limitation de courant est détecté par un comparateur lorsque la tension sur la broche CS atteint 150 mV. La tension du comparateur sera atteinte lorsque la chute de tension aux bornes de la résistance des deux MOSFET (allumés) atteint 150 mV – ceci est dû à une plus grande quantité de courant circulant à travers les deux MOSFET et correspond donc à la chute de tension aux bornes de 2 x R DS (ON) .
Vous pouvez trouver les valeurs R DS(ON) sur la figure 6 de la fiche technique du 8205, qui est étiquetée « Rdson On-Resistance (mΩ) vs ID-Drain Current (A) » et montre les courbes pour différentes valeurs Vgs.
Étant donné que la tension de la batterie est proche de 4,5 V, l’utilisation de cette courbe donne R DS (ON) à 20 m², ce qui entraîne un courant de court-circuit de 3,75 A (0,15/(2*20e-3)).
Lorsque la batterie se décharge, elle sera plus proche de 2,5 V, ce qui donnera R DS (ON) à 25 m², ce qui entraînera un courant de court-circuit de 3 A (0,15/(2*25e-3)).
Une fois déclenché, le DW01A, le MOSFET de décharge (OD) est éteint. Il n’est libéré que lorsque la charge est retirée.
Deux niveaux de seuil de surintensité
Il existe deux valeurs de surdécharge (celle ci-dessus) : 150 mV et 1,35 V. La seconde raison est que les deux sont associés à des délais d’activation. Pour celui de 150 mV, le délai est de 10 ms, tandis que pour le second, le délai est de 5 us.
Ainsi, pour un court-circuit extrêmement important, le délai d’activation est beaucoup plus rapide.
Lorsque le détecteur de courant de court-circuit a été activé, vous devez retirer la charge, avant que le DW01A permette au courant de circuler à nouveau (OC MOSFET activé).
Le circuit ci-dessous montre comment la puce DW01A est censée être utilisée :
Circuit typique utilisant le DW01A
Il est en fait censé être fixé dans le cadre d’une batterie formant une seule unité avec la batterie et la puce DW01A.
Cela est vrai pour les raisons suivantes :
- La broche CS protège de la connexion inversée d’un chargeur.
- Les limites de tension pour la détection de surtension et de sous-tension se situent en dehors des niveaux normaux de charge/décharge. Elles sont spécifiées comme étant des valeurs extrêmes.
- Protection de verrouillage lorsqu’un chargeur est connecté dans des conditions de décharge excessive.
- Le courant de fonctionnement est si faible qu’il ne déchargera pas la batterie si elle est laissée en place attachée à la batterie (fiche technique 3uA).
Lorsqu’il est utilisé dans le cadre d’une batterie, il offre une protection contre le chargeur connecté à BATT+ et BATT-, et dans cette configuration offre une protection contre l’inversion de polarité contre le branchement d’un chargeur dans le mauvais sens et même le branchement d’un chargeur totalement inapproprié et dangereux, par exemple un Chargeur NiCad ou NiMh (n’essayez pas ceci).
Comment fonctionne le DW01A avec le TP4056
Carte de dérivation DW01A et TP4056
Sur la carte de dérivation, la puce est soudée au TP4056 afin qu’elle ne puisse jamais être connectée à l’envers au niveau de « l’entrée du chargeur ». Par contre le DW01A ne protège pas du branchement de la batterie à l’envers !
Cette puce ne s’activera pas en cas de problèmes de niveau de tension de la batterie (sauf si le TP4056 tombe en panne) puisque le TP4056 :
- Arrête de se décharger à des tensions inférieures à 2,9 V ; Ici, la charge d’entretien s’active.
Le seuil DW01A est de ~ 2,4 V ; Il ne s’activera donc jamais. - Arrête de charger à des tensions supérieures à 4,2 V.
Le seuil DW01A est de ~ 4,3 V ; Il ne s’activera donc jamais.
La seule fonction qui fonctionnera est la protection contre les surintensités et la protection contre les courts-circuits. Ceux-ci s’activeront à environ 3 A lors de l’utilisation du double Mosfet 8205A.
Dans le cadre du TP4056, le DW01A :
- Ne peut pas protéger contre la connexion inversée de la batterie – soudez-la correctement !
- Impossible de protéger contre les surtensions – le TP4056 ne le permettra pas.
- Impossible de protéger contre les surtensions – le TP4056 ne le permettra pas.
- Peut protéger contre les courts-circuits de sortie.
TP4056 utilisation incorrecte de DW01A
J’insiste sur l’utilisation incorrecte ci-dessus de la puce sur la carte de dérivation TP4056 (sauf pour la protection contre les courts-circuits).
Il y a 3 parties dans cette discussion
Partie 1 : Introduction au TP4056 .
Partie 2 : Comment ajouter un MOSFET pour une utilisation correcte du TP4056.
Partie 3 : Comprendre le protecteur de batterie DW01A dans le contexte de la carte de dérivation TP4056.
Référence : https://www.best-microcontroller-projects.com/dw01a.htm