RS393在锂电池充电热管理系统中的应用

   本文以RS以393为例，阐述了如何将窗口比较电路应用于锂电池充电温度控制电路。分析窗口比较器的工作原理和滞回电路的计算。

   RS393的主要参数：

  ? 供电范围： 1.8V至 5.5V

  ? 低静态电流Vs = 5V时50μA/ch(TYP)

  ? 输入共模电压范围：(V-)-0.1V to (V ) 0.1V

  ? 低输出饱和电压：150mV(TYP)

  ? 群延时（H to L@5V）：185ns

  ? 开漏输出

  l 锂电池充电电路中温度控制的必要性

   当环境温度较低时，电池的实际可用容量会迅速衰减。如果温度过低(如小于0)℃）锂电池充电可能导致瞬时电压过冲，导致内部短路。电池温度过热可能导致烟雾、火灾甚至爆炸。

   电池最合适的充电温度约为10℃到30℃温度过高或过低都会导致电池寿命的快速衰减。只有准确测量电池的环境温度，才能在低温和高温环境下预热和散热电池。

  l 设计温度控制电路

   使用RS用于锂电池温度检测的393窗口比较器：

  图1 窗口比较电路

   这里使用锂电池的温度PTC(正温度系数热敏电阻)。假设热敏电阻为10，便于计算℃时的阻值为15KΩ，在30℃时阻值为5KΩ。并联图中两个比较器电路的输入输出。当输入信号小于2.5V或者大于3.75V当输入信号介于2.5V和3.75V电路输出高电平时，形成窗口比较器。

  l 滞回窗比较电路的设计和必要性分析

   图1的电路连接方式，当比较器的输入信号慢慢接近正/负门电时，叠加在信号上的干扰脉冲很可能导致输出的误翻转和误判。在这方面，滞回电路是最好的解决方案，图2是增加正反馈电阻后滞回窗口的比较电路。

  图2 滞回窗比较电路

   采用节点电压法对比较器的输入输出电压节点进行分析。得出窗口比较器的上阈值电压Vupp和Vupn；下限阈值电压Vdown和Vdownn。正温度系数PTC例如，不同阈值的电压与温度之间的对应关系如下表所示：

  表1 不同阈值电压与温度对应关系

   滞回窗比较电路模拟波形如下：

  图3 滞回窗比较电路波形图

  从图3可以看出，增加滞后窗口比较器电路可以避免振铃对电路输出的干扰。

   附录：润石科技比较器选型树状图