Знания, связанные с защитой цепи литиевой батареи

С постоянным развитием науки и технологий постоянно появляется все больше и больше портативных электронных продуктов, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, КПК и цифровые видеокамеры, которые значительно обогащают и облегчают жизнь людей. В настоящее время эти портативные электронные устройства стали неотъемлемой частью жизни людей и имеют очень широкие рыночные перспективы и пространство для развития. Поскольку эти электронные продукты стремятся к миниатюризации, легкости и портативности, к используемым источникам питания предъявляются более высокие требования к мощности. Поэтому потребность в аккумуляторных батареях небольшого объема, легкости и высокой плотности энергии весьма актуальна. По сравнению с никель-кадмиевыми и никель-водородными батареями литиевые батареи стали литиевыми батареями из-за их небольшого размера, легкого веса, высокой плотности энергии, отсутствия эффекта памяти, длительного срока службы, широкого диапазона применения, высокого рабочего напряжения и низкого напряжения. скорость саморазряда. Наиболее широко используемый вторичный аккумулятор.

Оглавление

Предпосылки и значение

Решение

Предпосылки и значение схемы защиты литиевой батареи малой мощности

Из-за высокой плотности энергии литиевой аккумуляторной батареи в перезаряженном состоянии энергия будет чрезмерной после повышения температуры батареи, так что электролит разлагается с образованием газа, который имеет тенденцию увеличивать внутреннее давление и вызывать самопроизвольные возгорание или разрыв; в противном случае, в состоянии чрезмерного разряда, электролит ухудшается, что ухудшает характеристики и срок службы батареи, сокращая количество раз зарядки и сокращая срок службы батареи. Поэтому защита литиевых батарей очень важна. В аккумуляторных батареях необходимо использовать защитные микросхемы для предотвращения перезарядки, чрезмерной разрядки и перегрузки по току батареи.

Таким образом, конструкция схемы защиты литиевой батареи очень важна. Однако схема защиты литиевой батареи увеличивает дополнительные потери энергии батареи и сокращает время использования батареи, что требует, чтобы схема защиты литиевой батареи обеспечивала низкое энергопотребление с высокой точностью. В дополнение к основным функциям защиты от перезаряда, защиты от перегрузки и защиты от перегрузки по току микросхема защиты литиевой батареи должна отвечать следующим требованиям - это также цель микросхемы, разработанной в этой статье.

(1) Сверхнизкое энергопотребление. Когда работает схема защиты литиевой батареи, потребляемая мощность является потерей батареи. Следовательно, мы должны минимизировать энергопотребление схемы защиты литиевой батареи.

(2) Напряжение обнаружения высокой точности. Чтобы схема защиты литиевой батареи правильно реагировала на различные рабочие состояния батареи, схема защиты должна иметь возможность точно определять параметры напряжения, такие как напряжение защиты от перезарядки и напряжение защиты от переразряда.

(3) Правильная работа в большом диапазоне напряжений. Поскольку напряжение питания схемы защиты литиевой аккумуляторной батареи является напряжением аккумуляторной батареи, а напряжение аккумуляторной батареи может колебаться в большом диапазоне, схема защиты литиевой аккумуляторной батареи должна правильно работать в этом диапазоне напряжений.

схема защиты литиевой батареи

Среди различных типов батарей, используемых в настоящее время, литиевые батареи (также известные как литий-ионные вторичные батареи или литий-ионные батареи) представляют собой новый тип источника питания, который был разработан в последнее десятилетие. Литиевые батареи отличаются от обычных химических источников энергии. Процесс зарядки и разрядки осуществляется за счет вставки и деинтеркаляции ионов лития в положительный и отрицательный электроды батареи. Отрицательный электрод литиевой аккумуляторной батареи выполнен из углеродного материала, такого как графит; положительный электрод представляет собой литийсодержащий оксид переходного металла, такой как оксид лития кобальта (LiC002). Кроме того, положительные и отрицательные материалы литиевой аккумуляторной батареи представляют собой соединения с интеркаляцией ионов лития, имеющие слоистую структуру, в которой ионы лития могут свободно внедряться и десорбироваться, а ионы лития помещаются между слоями, и в соответствующем электролите происходит электрохимическая реакция. . Во время зарядки ионы лития удаляются из решетки положительного электрода внешним электрическим полем и вводятся в решетку отрицательного электрода через электролит. Процесс разрядки прямо противоположный. Ионы лития возвращаются к положительному электроду, а электроны проходят через внешнюю цепь, чтобы достичь положительного электрода и рекомбинировать с ионами лития.

По сравнению с обычно используемыми никель-кадмиевыми и никель-водородными батареями литиевые батареи обладают многими превосходными характеристиками, в основном в следующих аспектах:

(1) Напряжение источника питания литиевой батареи высокое, обычно 3,6 В, что примерно в три раза больше, чем у никель-кадмиевой батареи и никель-водородной батареи. Для электронного оборудования с высокими требованиями к напряжению питания количество батарей, необходимых для аккумуляторных блоков, может быть значительно уменьшено. Следовательно, от литиевой батареи, используемой в комбинации, легко получить более высокое напряжение.

(2) Удельная энергия выше, то есть литиевая батарея того же веса обеспечивает более высокую энергию, чем другие батареи. Удельная энергия литиевой батареи обычно в 2-3 раза больше, чем у никель-кадмиевой батареи или никель-водородной батареи. Таким образом, портативное электронное устройство является небольшим и легким.

(3) Нет эффекта памяти. Никель-кадмиевые и никель-водородные батареи обладают эффектом памяти и должны периодически разряжаться, в противном случае батарея выйдет из строя из-за эффектов памяти. Литиевый аккумулятор не имеет эффекта памяти, и ему не нужно обращать внимание на величину остаточной мощности, и его можно заряжать напрямую. Это позволяет полностью использовать производительность литиевой батареи.

(4) Длительный срок службы. В литиевой силовой батарее используется углеродный отрицательный электрод, а углеродный отрицательный электрод не генерирует металлический литий во время зарядки и разрядки, тем самым предотвращая повреждение батареи внутренним металлическим литиевым коротким замыканием. В настоящее время срок службы литиевой батареи составляет более 5000 раз, что намного выше, чем у других типов батарей.

(5) Рабочая среда имеет широкий диапазон температур, обычно от 30 ° C до 0 ° C, и имеет отличные характеристики разряда при высоких и низких температурах.

(6) Скорость саморазряда низкая. Скорость саморазряда, также известная как скорость удержания заряда, относится к степени автоматической разрядки, когда аккумулятор не используется. Уровень саморазряда литиевых батарей составляет от 2% до 5%, никель-кадмиевых аккумуляторов - от 25% до 30%, а никель-водородных аккумуляторов - от 30% до 35%. Таким образом, литиевая аккумуляторная батарея сохраняет заряд в течение длительного времени в одних и тех же условиях.

(7) литиевая батарея не содержит токсичных элементов, таких как ртуть и кадмий, и является действительно зеленой батареей.

Основываясь на вышеуказанных преимуществах, литиевые батареи широко используются в портативных электронных устройствах. С другой стороны, литиевые батареи имеют высокую плотность энергии, что затрудняет обеспечение безопасности батареи. В частности, в перезаряженном состоянии электролит разлагается, вызывая повышение температуры и давления внутри батареи; в переразряженном состоянии электролитический материал отрицательного электрода, медь, плавится, вызывая внутреннее короткое замыкание, вызывая повышение температуры: при коротком замыкании или разряде внешней цепи внутреннее энергопотребление батареи увеличивается, и повышается температура, что может вызвать окисление или разложение электролита, что приведет к сокращению срока службы литиевой аккумуляторной батареи. Кроме того, если литиевая аккумуляторная батарея чрезмерно разряжена, электролит в аккумуляторной батарее изменится, и количество циклов зарядки может быть уменьшено, тем самым влияя на срок службы литиевой аккумуляторной батареи.

Поскольку литиевые батареи имеют вышеупомянутые недостатки, при применении литиевых батарей необходимо добавить схему защиты. Основные функции схемы защиты также соответствуют указанным выше недостаткам, поэтому нам требуется микросхема защиты питания литиевой батареи для выполнения следующих основных функций: защита от перезаряда, защита от перегрузки, защита от перегрузки по току и защита от короткого замыкания. В соответствии с требованиями к применению указанной выше литиевой аккумуляторной батареи, чтобы продлить срок службы литиевой аккумуляторной батареи и обеспечить безопасное использование батареи, схема защиты литиевой аккумуляторной батареи должна иметь следующие функции:

(1) Если напряжение зарядки превышает максимально допустимое значение батареи, может быть предусмотрена цепь разряда батареи.

(2) Если напряжение разряда ниже минимально допустимого для аккумулятора, может быть предусмотрена схема зарядки аккумулятора. Затем разорвите соединение между батареей и внешней цепью и разорвите соединение между батареей и внешней цепью.

(3) Если ток заряда и разряда батареи превышает предельное значение, отключите батарею от внешней цепи.

(4) Когда аккумулятор возвращается в нормальное состояние, схема защиты должна иметь возможность соответственно сбросить состояние защиты, чтобы аккумулятор мог продолжать нормально работать.

Страница содержит содержимое машинного перевода.