Как спроектировать тестер тока утечки платы защиты литиевой батареи на основе ICL7107?

В портативных устройствах существует острая потребность в аккумуляторах большой емкости, небольших размеров и веса. В настоящее время литиевые батареи заменили никель-кадмиевые и никель-водородные батареи в первичных и вторичных батареях. Однако недостатком литиевых батарей является «плохая устойчивость к перезарядке и переразряду». Поэтому литиевые батареи должны быть оснащены защитной платой для защиты литиевой батареи от перезарядки и чрезмерной разрядки. Плата защиты питается от литиевой батареи. Нормальный ток утечки составляет 2 мкА ~ 3 мкА. Если ток утечки платы защиты превышает 5 мкА, срок службы батареи сократится, а в серьезных случаях батарея будет повреждена. Следовательно, существует острая необходимость в тестере для обнаружения тока утечки платы защиты литиевой батареи.

В данном исследовании используется интегральная схема ICL7107 для разработки быстродействующего детектора тока утечки на плате защиты литиевой батареи.

1. Анализ опасностей чрезмерного тока утечки в цепи защиты.

1.1 Анализ схемы защиты

Принципиальная схема схемы защиты литиевой батареи показана на рисунке 1. На рисунке U1 использует микросхему защиты литиевой батареи Ricoh R5421N151F, а U2 использует металлооксидно-полупроводниковую трубку Sanyo FTD2017 (MOST). Когда литиевая батарея находится в ненормальных условиях, таких как перезаряд, переразряд, перегрузка по току, короткое замыкание и т. Д. Во время работы, U2 в качестве переключающего устройства быстро отключает цепь для обеспечения безопасности литиевой батареи.

Рисунок 1 Принципиальная схема защиты литиевой батареи

1.2 Ссылка для генерации тока утечки

Из рисунка 1 видно, что ток утечки, создаваемый схемой защиты литиевой батареи, включает следующие три этапа: 1 ток утечки, создаваемый конденсатором C1; внутренний рабочий ток микросхемы 2Р5421Н151Ф; и ток утечки, создаваемый металлооксидной полупроводниковой трубкой 3FTD2017.

Когда конденсатор C1 генерирует чрезмерный ток утечки, или микросхема R5421N151F ненормально генерирует чрезмерный внутренний рабочий ток, или транзистор GS FTD2017 выходит из строя электростатически, или медная фольга печатной платы закорачивается из-за близости, срабатывает схема защиты большой ток утечки.

1.3. Анализ опасностей чрезмерного тока утечки

Как видно из рисунка 1, защитная пластина прикреплена к обоим концам аккумулятора. Когда ток утечки самой платы защиты слишком велик, с одной стороны, сама плата защиты не может эффективно защитить систему; с другой стороны, срок хранения литиевой батареи сокращается, и в серьезных случаях батарея может быть повреждена. По статистике ток утечки платы защиты слишком велик, составляя около 3. Поскольку ток утечки платы защиты слишком велик, она имеет отличную маскировку, для использования обычно требуется от 3 до 6 месяцев, например, цена литиевой батареи составляет 20 юаней / блок, а выход составляет 10000 штук / день. Убыток производителя аккумуляторов в размере 600 юаней в день приведет к доходу в 200 000 юаней в год и окажет негативное влияние на репутацию.

2. Анализ принципа испытания тока утечки платы защиты

2.1 Принцип работы тестера

Тестер состоит из эталонной схемы, цепи испытательного напряжения, схемы сравнения, цифрового дисплея 312 / микроамперметра, цепи аварийной сигнализации и т.д., и его принципиальная схема показана на фиг.

Рисунок 2 Принципиальная схема тестера тока утечки платы защиты

Ссылочные цепи: R1, DW1 образуют высокостабильный источник 2.5V низкотемпературный плавающий сигнал напряжения, который разделен R2 и W1 для получения опорного напряжения около 5 мВ. Опорное напряжение подаются на инвертирующем вход схему сравнения LM358.

Схема испытательного напряжения: Этот тестер разработан в соответствии с рабочим напряжением литиевой батареи 4,2 В. После регулировки напряжения DW2, путем настройки W2 в качестве испытательного напряжения платы защиты получается напряжение 4,2 В.

Испытательное напряжение тестовой платы подается на концы платы защиты через разъем OUT +, OUT-гнездо и измерительные провода, а ток утечки платы защиты вызывает падение напряжения через резистор R7:

UR7 = Ieak & TImes; R7 = XμA & TImes; (1 & TImes; 103) Ω = XmV (при условии, что ток утечки равен xμA)

Падение напряжения, вызванное током утечки на резисторе R7, одновременно фильтруется резистором R3 и конденсатором C4 и подается на неинвертирующий входной вывод LM358. По сравнению с опорным выводом 5 мВ, когда ток утечки велик, падение напряжения на R7 превышает 5 мВ. Напряжение на неинвертирующей входной клемме LM358 превышает инвертирующую входную клемму, и потенциал выходной клеммы становится высоким, приводя в движение 9013, и зуммер запускается для генерации звукового сигнала тревоги.

Страница содержит содержимое машинного перевода.