基于电池保护芯片的低压保护电路设计

1、    基于电池保护芯片的低压保护电路设计    黎阳成摘要：本文介绍了一种使用电池保护芯片xb3303a，实现连接到主系统的低功耗子系统的低压保护电路设计方法。连接到主系统的子系统，可能会受到主系统耦合电压的影响，导致关机状态下子系统还处于低电压下不稳定的工作状态，有可能导致子系统损坏，加入使用电池保护芯片设计的低压保护电路后，可以有效消除主系统耦合电压对子系统的影响，为今后各种子系统的低压保护方案提供了简洁有效的参考和方向。关键词：低压保护：电池保护：耦合电压引言：低压保护一般是使用稳压管、三极管、mos管等分立器件组合而成，如cn201621001

2、507-一种大功率led驱动低压保护电路专利里面介绍的一种低压保护电路，这种电路需要元件较多，任何一个元件损坏，可能就会导致整个低压保护电路失效。很多集成电路，如单片机，工作电压范围是2-3.6v，设计供电电压一般是3v或3.3v，低于设计的供电电压时，都是不希望单片机还处于工作状态的。而耦合电压，可能就处于2-2.5v之间，这个耦合电压，会使低功耗设计的单片机还处于工作状态。使用电池保护芯片，过放电压是2.4v，过放恢复电压是3v，刚好可以消除耦合电压对单片机的影响，而且使用电池保护芯片的电路设计简单，可靠性高，非常适合应用于空间限制小的子系统的低压保护。1.xb3303a的特性过充电压：4

3、.3v，过充恢复电压：4.1v。过放电压：2.4v，过放恢复电压：3.0v。封装：sot23-3， 过流检测电流：3.0a2.常用芯片的工作电压范围c8051f330：2.7-3.6v，c8051f410：2.0-5.25v。stm32f051：2.0-3.6v，stm32f103：2.0-3.6v  ，ad8552：2.7-5.0v3 硬件設计u1、r1、c2构成低压保护电路，可以看到使用电池保护芯片设计的低压保护电路非常简单，适用于空间限制非常小的应用场合。u2、c12、c4构成ldo稳压电路，给单片机等后端电路供电，ldo电路输出常用3v或3.3v，如果ldo输出3.3v，ld

4、o电路也可以放到低压保护电路前面;如果ldo输出3v，就不建议放到低压保护电路前面，因为低压保护芯片的过放恢复电压一般都是3v，由于电压误差，有可能导致电压意外跌落后子系统恢复不了工作。低压保护电路和ldo是子系统电路的一部分。主系统给子系统供电，从子系统中的xb3303a看主系统，就是把主系统作为电池，而xb3303a仅使用了过放的功能，当主系统关机时，电压会跌落到2.4v以下，使得xb3303a启动了过放关断的功能，即使有耦合电压存在，由于耦合电压不到3v，没有达到过放恢复电压3v，xb3303a就不会再导通，从而使得耦合电压影响不到子系统中的单片机等电路。如主系统是相机，子系统是相机里面

5、的一个小功能模块，相机通过hdmi线连接到显示设备上;当相机关机时，hdmi线可能会将显示设备上的电压耦合到相机，再通过主系统与子系统之间的连接线传到子系统上。这个耦合电压用万用表测得在2.4v左右，子系统如果没有加低压保护电路，ldo芯片最小输入电压是2.7v，当输入2.4v时，ldo是不能截止输出的，反而是几乎无压降输出2.4v，此时如果单片机是c8051f410或stm32f，由于是低功耗设计，所需电流很小，这个耦合电压就会使单片机一直处于正常工作状态，使得主系统再次开机时，子系统完全没有开机的状态指示。造成子系统工作不正常的假象。如果单片机是c8051f330，标称最低工作电压是2.7

6、v，耦合电压的2.4v也会使得c8051f330处于低电压下不稳定的工作状态，导致单片机程序运行异常甚至程序丢失。加入低压保护电路后，就可以完全消除耦合电压对子系统的影响。图1：未加低压保护电路，相机开机再关机的波形图，从中可以看出，关机后，耦合电压2.24v一直给子系统供电，造成子系统处于非期望的工作状态。图2：加了低压保护电路，相机开机再关机的波形图，从中可以看出，关机后，瞬间电压跌落到2.4v以下，再被耦合电压拉起一点，但由于耦合电压小于过放恢复电压3v，无法使xb3303a再次导通，因此耦合电压很快被关断，消除了耦合电压对子系统的影响。xb3303a是负极控制芯片，而耦合电压可能不是从

7、电源正极进入，而是从其他信号线进来，这种情况下用负极控制芯片比用正极控制芯片更合适。4. 结束语本文使用电池保护芯片xb3303a，应用其过放保护功能，设计了一种非常简单易用的低压保护电路，仅增加极少的成本和空间，就消除了耦合电压对关键电路单片机的影响，从而提高了子系统的可靠性和稳定性。电池保护芯片有很多，除了xb3303a，还可以用相同封装的xb3306a等芯片，此外也可以换其他封装的芯片，如dw02c等，设计原理都是一样的，替换性也非常好，因此使用电池保护芯片给单片机做低压保护的设计方案，是非常便捷、易用、有效、可靠的方案。电子乐园·上旬刊2021年2期电子乐园·上旬刊的其它文章