Каковы защитные схемы и принципы работы литиевых батарей?

Схема имеет функции защиты от перезаряда, защиты от переразряда, защиты от перегрузки по току и защиты от короткого замыкания. Его принципы работы анализируются следующим образом:

1 Нормальный

В нормальном состоянии схемы ножки N1 «CO» и «DO» выводят Gaodianya, оба полевых МОП-транзистора находятся в состоянии проводимости, а батарея может свободно заряжаться и разряжаться, поскольку полевые МОП-транзисторы имеют очень малое сопротивление проводимости, обычно менее 30 мм. Следовательно, его сопротивление проводимости мало влияет на работу схемы. Ток, потребляемый схемой защиты в этом состоянии, составляет мкА, обычно менее 7 мкА.

2 защиты от перезарядки

Литий-ионные батареи - это перезаряжаемые батареи. Требуемый метод зарядки - постоянный ток / постоянное давление. На начальном этапе зарядки заряжается постоянным током. В процессе зарядки напряжение возрастет до 4,2 В (в зависимости от материала катода некоторые батареи требуют постоянного давления). Значение равно 4,1 В). Переключение на зарядку при постоянном напряжении до тех пор, пока ток не станет все меньше и меньше. Когда батарея заряжена, если цепь зарядного устройства выходит из-под контроля, напряжение батареи будет продолжать заряжаться после того, как напряжение батареи превысит 4,2 В. В это время напряжение батареи будет продолжать расти. Когда напряжение батареи заряжается до более чем 4,3 В, химическая сторона батареи будет. Реакция усилится, вызовет повреждение батареи или проблемы с безопасностью.

В батарее с защитной схемой, когда управляющая ИС обнаруживает напряжение батареи 4,28 В (это значение определяется управляющей ИС, и разные ИС имеют разные значения), ее "CO" ножка будет преобразована из Gaodianya в нулевое напряжение. , V2 отключается от направляющей к выключенной, тем самым прерывая цикл зарядки, так что зарядное устройство больше не может заряжать аккумулятор и играть роль в защите от перезарядки. В это время, благодаря наличию внутреннего диода VD2 в корпусе V2, батарея может разряжать внешнюю нагрузку через диод.

Также существует время задержки между управляющей ИС, обнаруживающей, что напряжение батареи превышает 4,28 В, и сигналом выключения V2. Продолжительность задержки определяется параметром C3 и обычно устанавливается равным примерно 1 секунде, чтобы избежать ошибочной оценки из-за помех.

3 Защита от перегрузки

Во время процесса разряда внешней нагрузки напряжение батареи будет постепенно уменьшаться по мере разряда. Когда напряжение аккумулятора падает до 2,5 В, его емкость полностью разряжена. Если аккумулятор продолжит разряжать нагрузку в это время, это приведет к разрядке аккумулятора. Постоянное повреждение.

Во время разряда батареи, когда управляющая ИС обнаруживает, что напряжение батареи меньше 2,3 В (это значение определяется управляющей ИС и разными ИС, чтобы иметь разные значения), ее ножка «DO» будет преобразована из Gaodianya в нулевое напряжение. V1 переключается с проводимости на отключение, тем самым прерывая разрядный контур, так что аккумулятор больше не может разряжать нагрузку и играть роль защиты от чрезмерной разрядки. В это время, благодаря наличию внутреннего диода VD1 в корпусе V1, зарядное устройство может заряжать аккумулятор через этот диод.

Поскольку напряжение батареи больше не может быть уменьшено с помощью защиты от чрезмерной разрядки, ток, потребляемый схемой защиты, чрезвычайно мал. В это время управляющая ИС перейдет в состояние низкого энергопотребления, и вся схема защиты будет потреблять менее 0,1 мкА.

Также существует время задержки между управляющей ИС, обнаруживающей, что напряжение батареи меньше 2,3 В, и сигналом выключения V1. Продолжительность времени задержки определяется параметром C3 и обычно устанавливается равным примерно 100 миллисекундам, чтобы избежать помех. Ошибочное суждение.

4 максимальная токовая защита

Из-за химических характеристик литиевых батарей производители батарей оговаривают, что ток разряда не должен превышать 2C (C = емкость батареи / час). Когда ток разряда батареи превышает 2С, это приведет к необратимому повреждению батареи или проблемам с безопасностью.

Во время нормальной разрядки батареи в нагрузку, когда разрядный ток проходит через два последовательно соединенных полевых МОП-транзистора, на обоих концах полевого МОП-транзистора будет генерироваться напряжение из-за импеданса проводимости полевого МОП-транзистора. Значение напряжения U = I * RDS * 2, RDS - это сопротивление проводимости одиночного полевого МОП-транзистора. Ножка «V-» на управляющей ИС определяет значение напряжения. Если нагрузка вызывает аномалию по какой-либо причине, ток контура увеличивается, когда ток контура достаточно велик, чтобы сделать U "0,1 В (это значение определяется управляющей ИС. Когда разные ИС имеют разные значения, их ножки DO будут преобразованы из Gaodianya в нулевое напряжение, так что V1 будет переключаться включается и выключается, тем самым прерывая разрядный контур, так что ток в контуре равен нулю, играя эффект защиты от перегрузки по току.

Также существует время задержки между обнаружением микросхемой управления, что происходит перегрузка по току, и сигналом выключения V1. Длительность задержки определяется параметром C3, обычно около 13 миллисекунд, чтобы избежать ошибочной оценки из-за помех.

В описанном выше процессе управления можно видеть, что величина значения обнаружения перегрузки по току зависит не только от значения управления управляющей ИС, но также от импеданса проводимости полевого МОП-транзистора. Когда полное сопротивление проводимости полевого МОП-транзистора больше, величина защиты от перегрузки по току для той же управляющей ИС меньше.

Защита от короткого замыкания

Когда аккумулятор разряжает нагрузку, если ток контура достаточно велик, чтобы сделать U "0,9 В (это значение определяется ИС управления и разными ИС, чтобы иметь разные значения), ИС управления оценивается как короткое замыкание нагрузки. Его ножка "DO" быстро переключится с Gaodianya на нулевое напряжение, так что V1 отключится от проводимости, тем самым отключив разрядную петлю и играя роль защиты от короткого замыкания. Время задержки для защиты от короткого замыкания чрезвычайно короткий, обычно менее 7 микросекунд.Его принцип работы аналогичен принципу работы максимальной токовой защиты, но метод оценки отличается, и время задержки защиты также отличается.

Выше подробно описан принцип работы односегментной схемы защиты литий-ионной батареи. Принцип защиты литий-ионных батарей многосегментной серии аналогичен. Здесь это не повторяется. Управляющая ИС, используемая в приведенной выше схеме, представляет собой серию R5421 от Ricoh Corporation, Япония. В фактической схеме защиты батареи есть много других типов управляющих ИС, таких как серия S-8241 японской компании Seiko, серия MM3061 японской компании MITSUMI, серия FS312 и FS313 тайваньской компании Fujing, серия аналоговой технологии Тайваня AAT8632 и т. Д. похожи, но есть отличия по конкретным параметрам. В целях экономии периферийных цепей некоторые управляющие ИС имеют конденсаторы фильтра и конденсаторы задержки внутри микросхемы, а их периферийных цепей может быть очень мало, например серия S-8241 компании Japan Seiko. Помимо управления ИС, в схеме есть важный компонент, МОП-транзистор, который действует как переключатель в схеме. Поскольку он напрямую связан между батареей и внешней нагрузкой, его сопротивление проводимости влияет на характеристики батареи. Когда выбранный полевой МОП-транзистор хорош, его сопротивление проводимости невелико, внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи невелико, грузоподъемность также велика, а электрическая энергия, потребляемая во время разряда, также мала.

С развитием технологий объем портативного оборудования становится все меньше и меньше, и с этой тенденцией требования к объему схемы защиты литий-ионных батарей становятся все меньше и меньше. За эти два года появились продукты, которые объединяют ИС управления и MOSFET в ИС защиты, например DIALOG серии DA7112. Некоторые производители даже инкапсулируют всю схему защиты в ИС небольшого размера, например, в продукции MITSUMI.

Страница содержит содержимое машинного перевода.