Как уменьшить литиевую батарею с 36В до 12В

Напряжение литиевой батареи получается путем последовательного соединения ряда небольших батарей. Таким образом, метод раскряжевки также относительно прост. Простое снижение напряжения с помощью подходящих инструментов и основных возможностей может быть выполнено путем снятия части аккумуляторной батареи.

Функция защиты литиевой батареи обычно выполняется платой защиты и устройством тока, таким как PTC. Плата защиты состоит из электронных схем, а напряжение сердечника батареи и цепи зарядки и разрядки точно контролируется при температуре окружающей среды от -40 ° C до +85 ° C. Своевременное управление включением и выключением токовой петли; PTC предотвращает серьезное повреждение батареи при высоких температурах.

Обычные платы защиты литиевых батарей обычно включают в себя управляющие ИС, MOS-переключатели, резисторы, конденсаторы и вспомогательные устройства FUSE, PTC, NTC, ID, память и так далее. Управляющая ИС управляет переключателем MOS, который должен быть включен при всех нормальных условиях, так что ячейка и внешняя цепь включаются, и когда напряжение ячейки или ток контура превышает заданное значение, она немедленно управляет переключателем MOS, чтобы включить выключено и защищает ячейку.

Когда плата защиты в норме, Vdd - высокий уровень, Vss, VM - низкий уровень, DO и CO - высокий уровень. Когда любой параметр Vdd, Vss и VM изменяется, уровень DO или CO будет изменяться.

Принцип защиты литиевой батареи

Причина, по которой литиевые батареи (заряжаемые) нуждаются в защите, определяется их собственными характеристиками. Поскольку материал самой литиевой батареи не может быть перезаряжен, переразряден, перегрузок по току, короткозамкнутой и сверхвысокой температуре заряда и разряда, сборка литиевой батареи литиевой батареи всегда будет соответствовать изысканной плате защиты и предохранителю.

Функция защиты литиевой батареи обычно выполняется платой защиты и устройством тока, таким как PTC. Плата защиты состоит из электронных схем, а напряжение сердечника батареи и цепи зарядки и разрядки точно контролируется при температуре окружающей среды от -40 ° C до +85 ° C. Своевременное управление включением и выключением токовой петли; PTC предотвращает серьезное повреждение батареи при высоких температурах.

Обычные платы защиты литиевых батарей обычно включают в себя управляющие ИС, MOS-переключатели, резисторы, конденсаторы и вспомогательные устройства FUSE, PTC, NTC, ID, память и так далее. Управляющая ИС управляет переключателем MOS, который должен быть включен при всех нормальных условиях, так что ячейка и внешняя цепь включаются, и когда напряжение ячейки или ток контура превышает заданное значение, она немедленно управляет переключателем MOS, чтобы включить выключено и защищает ячейку.

Детальный анализ принципа защиты литиевой батареи

Когда плата защиты в норме, Vdd - высокий уровень, Vss, VM - низкий уровень, DO и CO - высокий уровень. Когда любой параметр Vdd, Vss и VM изменяется, уровень DO или CO будет изменяться.

1. Напряжение обнаружения перезаряда: В нормальном состоянии Vdd постепенно повышается до напряжения между VDD и VSS, когда клемма CO переключается с высокого уровня на низкий уровень.

2. Напряжение сброса избыточного заряда: в состоянии заряда Vdd постепенно уменьшается до напряжения между VDD и VSS, когда вывод CO переключается с низкого уровня на высокий уровень.

3. Напряжение обнаружения избыточного разряда: В нормальном состоянии Vdd постепенно уменьшается до напряжения между VDD и VSS, когда вывод DO переключается с высокого уровня на низкий уровень.

4. Напряжение сброса избыточного разряда: В состоянии избыточного разряда Vdd постепенно повышается до напряжения между VDD и VSS, когда вывод DO переключается с низкого уровня на высокий уровень.

5. Напряжение обнаружения перегрузки по току 1: В нормальном состоянии VM постепенно повышается до DO от высокого уровня до низкого уровня.

6. Напряжение обнаружения перегрузки по току 2: в нормальном состоянии VM повышается от OV со скоростью 1 мс или более и 4 мс или меньше до напряжения между VM и VSS, когда вывод DO переключается с высокого уровня на низкий уровень. .

7. Напряжение обнаружения короткого замыкания нагрузки: в нормальном состоянии VM повышается со скоростью 1 мкСм или более и 50 мкСм или менее от OV до напряжения между VM и VSS, когда вывод DO переключается с высокого уровня на низкий. уровень.

8. Напряжение обнаружения зарядного устройства: в состоянии чрезмерного разряда VM постепенно падает до OV, а напряжение VM-VSS изменяется с низкого уровня на высокий уровень.

9. Потребление тока при нормальной работе: В нормальном состоянии ток, протекающий через клемму VDD (IDD), является потребляемым током при нормальной работе.

10. Потребление тока сверхразряда: в состоянии разряда ток, протекающий через клемму VDD (IDD), является потребляемым током разряда сверхтока.

Типовая схема защиты литиевой батареи

Из-за химических характеристик литиевых батарей при нормальном использовании внутренняя химическая реакция электрической энергии и химической энергии взаимно преобразуется, но при определенных условиях, таких как перезарядка, переразрядка и перегрузка по току, внутренняя батарея будет вызвана. Происходят побочные химические реакции, которые серьезно влияют на производительность и срок службы батареи и могут выделять большое количество газа, вызывая быстрое повышение внутреннего давления в батарее и взрыв, что приводит к проблемам с безопасностью. Следовательно, все литиевые батареи требуют защиты. Схема используется для эффективного мониторинга состояний зарядки и разрядки аккумулятора и отключения цепей зарядки и разрядки при определенных условиях, чтобы предотвратить повреждение аккумулятора.

На рисунке ниже показана типичная схема защиты литиевой батареи.

Детальный анализ принципа защиты литиевой батареи

Как показано на рисунке выше, контур защиты состоит из двух полевых МОП-транзисторов (V1, V2) и одной управляющей ИС (N1), а также некоторых RC-компонентов. Управляющая ИС отвечает за мониторинг напряжения батареи и тока контура, а также за управление затворами двух полевых МОП-транзисторов. MOSFET функционирует как переключатель в схеме для управления проводимостью и отключением схемы зарядки и схемы разрядки, соответственно, а C3 - это конденсатор с временной задержкой. С защитой от перезаряда, защитой от перегрузки, защитой от перегрузки по току и защитой от короткого замыкания его принцип работы следующий:

1, нормальное состояние

В нормальном состоянии контакты «CO» и «DO» N1 выводят высокое напряжение в цепи, оба полевых МОП-транзистора находятся в проводящем состоянии, и аккумулятор может свободно заряжаться и разряжаться. Поскольку сопротивление в открытом состоянии полевого МОП-транзистора невелико, оно обычно меньше 30 миллиом, поэтому его сопротивление в открытом состоянии мало влияет на характеристики схемы. Ток, потребляемый схемой защиты в этом состоянии, составляет уровень мкА, обычно менее 7 мкА.

2, защита от перезарядки

Литий-ионные батареи требуют постоянного тока / постоянного напряжения. На начальном этапе зарядки они заряжаются постоянным током. В процессе зарядки напряжение повышается до 4,2 В (в зависимости от материала катода для некоторых аккумуляторов требуется постоянное напряжение 4). .1V), переходите к зарядке с постоянным напряжением, пока ток не станет все меньше и меньше. Когда батарея заряжается, если цепь зарядного устройства теряет контроль, напряжение батареи превысит 4,2 В и продолжится зарядка постоянным током. В это время напряжение батареи будет продолжать расти. Когда напряжение аккумулятора превышает 4,3 В, побочные химические реакции аккумулятора усиливаются, вызывая повреждение аккумулятора или проблемы с безопасностью. В батарее со схемой защиты, когда управляющая ИС обнаруживает, что напряжение батареи достигает 4,28 В (это значение определяется управляющей ИС, и разные ИС имеют разные значения), ее вывод «CO» изменится с высокого напряжения на нулевое. . Чтобы выключить V2, цепь зарядки отключается, так что зарядное устройство больше не может заряжать аккумулятор, что действует как защита от перезарядки. В это время, благодаря наличию диода V2 VD2, аккумулятор может разряжать внешнюю нагрузку через диод. Существует задержка между моментом, когда управляющая ИС обнаруживает, что напряжение батареи превышает 4,28 В, и отключением сигнала V2. Продолжительность задержки определяется параметром C3 и обычно устанавливается равным примерно 1 секунде, чтобы избежать помех.

3, защита от короткого замыкания

Когда батарея разряжается на нагрузку, если ток контура настолько велик, что U> 0,9 В (это значение определяется управляющей ИС, и разные ИС имеют разные значения), управляющая ИС определяет, что нагрузка короткозамкнута, и его вывод «DO». Он будет быстро переключаться с высокого напряжения на нулевое, а V1 будет переключаться с включения на выключение, тем самым отключая цепь разряда и защищая короткое замыкание. Защита от короткого замыкания имеет очень короткое время задержки, обычно менее 7 микросекунд. Его принцип работы аналогичен защите от перегрузки по току, за исключением того, что метод оценки отличается, и время задержки защиты также отличается. Помимо управляющей ИС, в схеме есть важный компонент, которым является полевой МОП-транзистор, который действует как переключатель в схеме. Поскольку он напрямую соединен последовательно между батареей и внешней нагрузкой, его сопротивление во включенном состоянии оказывает влияние на батарею. Эффект заключается в том, что когда выбранный полевой МОП-транзистор лучше, его сопротивление во включенном состоянии невелико, внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи невелико, грузоподъемность также высока, а мощность, потребляемая во время разряда, также мала.

4, защита от перегрузки по току

Из-за химических характеристик литий-ионных аккумуляторов производители аккумуляторов требуют, чтобы их разрядный ток не превышал 2 ° C (C = емкость аккумулятора / час). Когда ток разряда батареи превышает 2С, это приведет к необратимому повреждению или проблемам безопасности. Во время нормальной разрядки батареи разрядный ток проходит последовательно через два полевых МОП-транзистора. Из-за сопротивления открытого МОП-транзистора на нем создается напряжение. Значение напряжения U = I * RDS * 2, RDS - это сопротивление включенного одиночного полевого МОП-транзистора, вывод «V-» на управляющей ИС определяет значение напряжения. Если по какой-то причине нагрузка ненормальная, ток контура увеличивается, а когда ток контура настолько велик, что U> 0,1 В (это значение). Когда управляющая ИС определяет, что разные ИС имеют разные значения, вывод «DO» будет преобразуется из высокого напряжения в нулевое, заставляя V1 переключаться из включенного состояния в выключенное, тем самым прерывая разрядную петлю и делая ток в петле равным нулю. Он действует как защита от перегрузки по току. Также существует время задержки между моментом, когда управляющая ИС обнаруживает перегрузку по току, и выдачей сигнала выключения V1. Длительность задержки определяется параметром C3, обычно около 13 миллисекунд, чтобы избежать ошибочной оценки, вызванной помехами. В описанном выше процессе управления значение обнаружения перегрузки по току зависит не только от значения управления управляющей ИС, но также от сопротивления открытого МОП-транзистора. Чем больше импеданс проводимости полевого МОП-транзистора, тем меньше будет значение защиты от перегрузки по току для той же управляющей ИС.

5, защита от разряда

Когда аккумулятор разряжен на внешнюю нагрузку, его напряжение будет постепенно уменьшаться по мере разряда. Когда напряжение аккумулятора падает до 2,5 В, его емкость полностью разряжена. В это время, если аккумулятор продолжает разряжать нагрузку, это приведет к необратимому повреждению аккумулятора. Во время разряда батареи, когда управляющая ИС обнаруживает, что напряжение батареи ниже 2,3 В (это значение определяется управляющей ИС, разные ИС имеют разные значения), ее вывод «DO» будет преобразован с высокого напряжения в нулевое. , так что V1 переключается с включения на выключение, что отключает цепь разряда, так что аккумулятор больше не может разряжать нагрузку и защищает от чрезмерной разрядки. В это время, благодаря наличию основного диода VD1, обеспечиваемого V1, зарядное устройство может заряжать батарею через диод. Поскольку напряжение батареи больше не может быть уменьшено в состоянии защиты от чрезмерной разрядки, ток, потребляемый схемой защиты, должен быть чрезвычайно малым. В это время управляющая ИС перейдет в состояние низкого энергопотребления, и вся схема защиты потребляет менее 0,1 мкА. Также существует задержка между моментом, когда управляющая ИС обнаруживает, что напряжение батареи ниже 2,3 В, и сигналом, отключающим V1. Длительность задержки определяется параметром C3, обычно устанавливается около 100 миллисекунд, чтобы избежать ошибок в оценке, вызванных помехами.

Страница содержит содержимое машинного перевода.