リチウム電池保護回路-直列の2つのMOSFETが逆になっているのはなぜですか？

私は、携帯電話のリチウムイオン電池で一般的に使用されているバッテリー保護チップとリファレンス回路（下）を研究していました。

この質問によると、MOSFETはSDまたはDSのどちらの方向にも導通できることがわかりました。

私の質問は次のとおりです。1.この回路に2つのMOSFETがあるのはなぜですか？なぜ1つだけではないのですか？2.どちらの方向にも導通する場合、FET1とFET2が反対の極性で取り付けられているのはなぜですか？これは回路にどのような利点がありますか？

それには2つの理由があります。

まあ、実際には1つだけですが、2つの要因があります。

MOSFET は、オンになったときに双方向に導通することができます。これは、本当に抵抗チャネルが開閉するためです。（タップのように、小さな抵抗で開いており、大きな抵抗で閉じているか、その間に小さなグラデーションがあります。）

しかし、MOSFETにはボディダイオードと呼ばれるものもあり、小さな矢印で示されています。そのボディダイオードは、順方向にバイアスされたときに常に導通します。次のようになります。

^{この回路をシミュレートします – CircuitLabを使用して作成された回路図} （イメージをそれほど大きく見せないようにするための奇妙なテキストラベル）

内部構造により、これはすべてのMOSFETの内部にあるため、オプションではありません。一部のMOSFETは、ダイオードが特定のアプリケーションにとってより有用になるように特別に製造されていますが、そこには常にダイオードがあります。

コメントで指摘されているとおり。Body-Diodeは、基板接続の結果です。別のピンにその接続を持つまれな1つまたは2つのMOSFETタイプを見たことを覚えていますが、見つけるのは難しいでしょう。（そして、とにかく通常の方法でピンを接続したいと思うでしょう、現在の機能のために）

これは、2つの方法で伝導できる電流経路で1つだけを使用する場合、1つの方法は常に約1つのダイオードの電圧降下で伝導することを意味します。

時々あなたはそれを望み、時にはあなたはそうしません。2つのMOSFETを逆に接続しないと、全体像は次のようになります。

^{この回路をシミュレートする}

1つのボディダイオードが導通すると、他のダイオードが遮断され、逆も同様です。

バッテリー保護の場合、バッテリーが空のときは充電が許可され、満杯のときは放電が許可されるため、両方のMOSFETのゲートが独立したI / Oピンに接続されます。したがって、チップは、許可された方向をブロックするダイオードを持つMOSFETのみをオンにし、バッテリーがユースケースの極端な場合、そのボディダイオードは、過電圧または低電圧の状況であっても、少なくとも他の方向の電流を許可します電流が流れ始めてからしばらく持続します。

バッテリーが非常に奇妙な動作をするときに、これがMOSFETの加熱に問題を引き起こす可能性があるかどうかは別のポイントであり、今までは問題ではないことが証明されています。通常、ボディダイオードは、過電圧/不足電圧がなくなり、両方のMOSFETが再びオンになるまで、ほんの数秒しか導通しません。

回路図に示されているダイオードはこの事実を示している可能性があります（私の目は最初それらに目を向けていました）が、完全なバッテリーからのより安全な放電電流または空の充電電流へのより高い安全な放電電流をサポートするために、より良いダイオードを配置することを意図している可能性が同様にあります。

実際には、パワーMOSFETにはチャネルと並列にボディダイオードがあります。これらの寄生ダイオードは、パワーMOSFETの本質的な部分です。その結果、パワーMOSFETは一方向の電流のみをブロックできます。バッテリー保護回路のスイッチは、充電と放電の両方向の電流を遮断する必要があります。そのため、各方向に1つずつ、直列に2つの相反するMOSFETがあります。

1つのFETは充電をブロックし、もう1つは放電をブロックします。これにより、充電、放電、スリープの3つの動作モードが可能になります。

このドキュメントの「カットオフFETとFETドライバ」セクションを参照してください。