DW01+MH6017R+MH8205S的4.2V锂电池充放电保护电路工作原理分析

电器维修

本电路以U4（DW01）为主保护IC(一级保护)，U5（MH6017R）为充电管理IC兼二级过充保护，U7（MH8205S）为双N沟道MOS功率开关。U5的4脚外接PMOS控制充电通路，1脚和5脚驱动充电状态指示灯。三颗芯片在地端串联，共用同一条功率路径。如图示

现根据该电路功能分别分析
一、一级保护电路
一级保护由DW01、MH8205S双MOS、R61、R67及电容C37等组成。DW01监测电压电流，控制两MOS通断，实现过充、过放、过流保护。
①、U7（MH8205S）双MOS开关
U7内部两个N沟道MOS管漏极相连，共漏串联。S1接电池负极，S2接U5的GND引脚。充电电流路径为：充电器正极→电芯正极→电芯负极→S1→内部MOS管→S2→U5的GND。放电电流路径为：电芯正极→负载→电池负极→S1→内部MOS管→S2→负载接地端。
两个MOS管分别由U4的OC和OD引脚驱动栅极。充电控制管受OC控制，放电控制管受OD控制。任一管子关断，整条回路即被切断。
②、U4（DW01）电压监测与保护逻辑
U4通过VCC引脚经R61监测电芯电压。正常状态下，电芯电压介于过放阈值与过充阈值之间，OC和OD均输出高电平，U7两个MOS管同时导通，充放电回路均导通。
过充保护： 充电时电芯电压上升至过充检测阈值，U4经延迟确认后OC拉低，关断充电控制MOS管，充电回路切断。电压回落至释放阈值以下，OC恢复高电平。
过放保护： 放电时电芯电压降至过放检测阈值，U4经延迟确认后OD拉低，关断放电控制MOS管，放电回路切断。负载移除后电压回升至释放阈值以上，OD恢复高电平。
③、R67与CS引脚过流检测
U4的CS引脚经R67连接至U7的S2端。S2端同时是U5的GND引脚。R67两端跨接在U7内部两个MOS管的导通路径上。
充放电电流流经MOS管时产生导通压降，经R67传递至CS引脚。电流越大，压降越高，CS电压越高。超过过流阈值时，U4通过OD关断放电MOS管。短路时电流骤增，CS电压快速达到短路阈值，U4以更短延迟响应。R67不改变保护阈值，仅将MOS管压降传递至CS引脚。


二、充电管理与二级保护
①充电管理
U5(MH6O17R)的BAT引脚直接连接电芯正极，输出充电电流。芯片内部执行预充电、恒流充电、恒压充电的状态切换，电压达到4.2V后终止充电周期。U5的GND引脚接U7的S2端，其接地回路必须经过U7内部MOS管才能到达电池负极。U4因而对充电回路具有最终切断权。
②二级过充保护：
U5的4脚（VCC）为电源输入，外接PMOS管Q2受CHARGE信号控制。充电时CHARGE有效，Q2导通，+5V送入VCC，U5得电启动，实时监测电芯电压，作为二级过充保护待命；
充电结束Q2关断，U5断电，避免待机耗电。只有当DW01第一级保护失效、电芯电压继续上升时，U5才在后备阈值上动作，强制切断充电回路。
③、U5的1脚和5脚充电状态指示
U5内置双路开漏输出驱动，1脚（CHRG）和5脚（CHRGT）直接驱动LED。充电进行时，5脚开漏管导通，红色LED点亮。充电完成后逻辑翻转，红色LED熄灭，1脚绿色LED点亮。输入电源移除后进入关闭模式，两路开漏输出均截止，LED全部熄灭。



通过上面分析可知，U5负责充电过程的恒流恒压控制，1脚和5脚反映充电状态，BAT引脚提供二级过充切断路径。U4通过VCC监测电芯电压、通过CS引脚检测回路电流，控制U7内部两个MOS管通断，构成过充、过放、过流的第一级保护。U7串联在电池负极与U5的GND之间，使U4对充电回路具有最终切断权。R67将U7导通压降传递至U4的CS引脚，实现过流感知。