DS2714とnMOSトランジスタの組み合わせ
要約
DS2714スタンドアロンNiMHチャージャのデータシートに記載されている回路例では、pnpトランジスタを使用して充電電流のオン/オフを切り替えています。その点が問題になる場合が考えられます。充電制御端子の電流シンク能力によって、pnpトランジスタを通る充電電流が制限される可能性があるためです。このアプリケーションノートでは、pnpトランジスタの代わりにnMOSトランジスタを使用してこの問題を回避する方法を説明します。
はじめに
DS2714のデータシートに記載されているアプリケーション例では、pnpトランジスタを使用して充電電流のオン/オフを切り替えています。これは、部品数の面で最も効率的な構成ですが、必ずしもすべてのアプリケーションにとって最良とは言えません。VCHGは定電流電源であるため、充電時には最低でVCELLまで電圧が低下します。VCHGがVCELLでは、pMOSトランジスタをターンオンさせるのに十分な高さのVGSが生成されません。pnpトランジスタを使用することの短所は、充電電流に比例する電流をICがシンクしなければならない点です(ib = β × ic)。充電率によっては、ベース電流(ib)がDS2714の限界値に近付く可能性があります。このアプリケーションノートでは、インバータとnMOSトランジスタを使用して、pnpトランジスタ構成に伴う問題を回避する例を示します。
接続
CCx端子の出力をインバータの入力に接続してください。次に、そのインバータの出力をnMOSトランジスタのゲートに接続してください。nMOSのドレインはVCHGに接続し、nMOSのソースはバッテリに接続します。CCx端子はオープンドレインであるため、VCCとCCxの間にプルアップ抵抗を追加する必要があります。
Figure 1. A diagram of an example application for the DS2714 that uses NMOS, instead of pnp, transistors.
トランジスタの選択
nMOSトランジスタを選択する際には、充電電流を処理することができ、アプリケーションの電圧範囲内で完全にターンオンすることを保証するように、十分注意してください。インバータには、最小電源電圧が4VであるDS2714と同じ電源から給電します。すなわち、CCxがアクティブのとき、インバータの出力が(理論上は) 4Vになるということです。DS2714は1.75V以上でセルの充電を停止します。これによって、VGS(ON)は2.25V (4V - 1.75V)になります。トランジスタが完全にターンオンすることを保証するためには、ゲートスレッショルド電圧が2.25V未満のnMOSを選択してください。この例では、低VGS (1.2V)と大電流能力(5.4A)を評価して、IRF7530を使用しています。