鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2020年09月09日
鋰電池保護(hù)板原理有哪些知識(shí)點(diǎn)
1、正常情況
在正常情況下電路中N1的CO與DO腳都輸出高電壓,兩個(gè)MOSFET都處于導(dǎo)通情況,電池可以自由地進(jìn)行充電和放電,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小,一般小于30毫歐,因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的功用影響很小。此情況下保護(hù)電路的消耗電流為μA級(jí),一般小于7μA。
2、過(guò)充電保護(hù)
鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,跟著充電進(jìn)程,電壓會(huì)上升到4.2V(依據(jù)正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉(zhuǎn)為恒壓充電,直至電流越來(lái)越小。電池在被充電進(jìn)程中,假設(shè)充電器電路失掉控制,會(huì)使電池電壓超越4.2V后繼續(xù)恒流充電,此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升,當(dāng)電池電壓被充電至超越4.3V時(shí),電池的化學(xué)副反應(yīng)將加重,會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或呈現(xiàn)安全問(wèn)題。在帶有保護(hù)電路的電池中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓到達(dá)4.28V(該值由控制IC抉擇,不同的IC有不同的值)時(shí),其CO腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?,使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,然后切斷了充電回路,使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電,起到過(guò)充電保護(hù)用途。而此時(shí)由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過(guò)該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電。在控制IC檢測(cè)到電池電壓超越4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號(hào)之間,還有一段延不時(shí)間,該延不時(shí)間的長(zhǎng)短由C3抉擇,一般設(shè)為1秒左右,以防止因攪擾而形成誤判別。
3、短路保護(hù)
電池在對(duì)負(fù)載放電進(jìn)程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC抉擇,不同的IC有不同的值)時(shí),控制IC則判別為負(fù)載短路,其DO腳將敏捷由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?,使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,然后切斷放電回路,起到短路保護(hù)用途。短路保護(hù)的延不時(shí)間極短,一般小于7微秒。其作業(yè)原理與過(guò)電流保護(hù)類(lèi)似,只是判別辦法不同,保護(hù)延不時(shí)間也不相同。除了控制IC外,電路中還有一個(gè)重要元件,就是MOSFET,它在電路中起著開(kāi)關(guān)的用途,由于它直接串接在電池與外部負(fù)載之間,因此它的導(dǎo)通阻抗對(duì)電池的功用有影響,當(dāng)選用的MOSFET較好時(shí),其導(dǎo)通阻抗很小,電池包的內(nèi)阻就小,帶載能力也強(qiáng),在放電時(shí)其消耗的電能也少。
4、過(guò)電流保護(hù)
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,電池生產(chǎn)廠家規(guī)矩了其放電電流最大不能超越2C(C=電池容量/小時(shí)),當(dāng)電池超越2C電流放電時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或呈現(xiàn)安全問(wèn)題。電池在對(duì)負(fù)載正常放電進(jìn)程中,放電電流在通過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí),由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,會(huì)在其兩頭發(fā)生一個(gè)電壓,該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗,控制IC上的V-腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測(cè),若負(fù)載因某種原因?qū)е路闯?,使回路電流增大,?dāng)回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC抉擇,不同的IC有不同的值)時(shí),其DO腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?,使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,然后切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過(guò)電流保護(hù)用途。在控制IC檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延不時(shí)間,該延不時(shí)間的長(zhǎng)短由C3抉擇,一般為13毫秒左右,以防止因攪擾而形成誤判別。在上述控制進(jìn)程中可知,其過(guò)電流檢測(cè)值大小不只取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時(shí),對(duì)同樣的控制IC,其過(guò)電流保護(hù)值越小。
5、過(guò)放電保護(hù)
電池在對(duì)外部負(fù)載放電進(jìn)程中,其電壓會(huì)跟著放電進(jìn)程逐漸下降,當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí),其容量已被徹底放光,此時(shí)假設(shè)讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電,將形成電池的永久性損壞。在電池放電進(jìn)程中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC抉擇,不同的IC有不同的值)時(shí),其DO腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海筕1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,然后切斷了放電回路,使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電,起到過(guò)放電保護(hù)用途。而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電。由于在過(guò)放電保護(hù)情況下電池電壓不能再下降,因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小,此時(shí)控制IC會(huì)進(jìn)入低功耗情況,整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1μA。在控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延不時(shí)間,該延不時(shí)間的長(zhǎng)短由C3抉擇,一般設(shè)為100毫秒左右,以防止因攪擾而形成誤判別。