Как активировать плату защиты литий-ионного аккумулятора?

Функция защиты литий-ионного аккумулятора обычно дополняется платой защиты и устройством тока, таким как PTC. Плата защиты состоит из электронных схем, напряжения сердечника батареи и схемы зарядки и разрядки при точном контроле при температуре окружающей среды от -40 ° C до +85 ° C. Управление включением и выключением токовой цепи; PTC в условиях высокой температуры, чтобы предотвратить повреждение батареи.

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 для включения 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 для выключения, и защищает клетку. Безопасность.

Когда плата защиты в норме, Vdd - высокий уровень, Vss, VM - низкий уровень, DO и CO - высокий уровень. При изменении любого параметра Vdd, Vss, VM уровень DO или CO будет. Произошло изменение.

Принцип защиты литий-ионной батареи

Причина, по которой литиевые батареи (заполняемые) нуждаются в защите, определяется их собственными характеристиками. Поскольку материал литиевой батареи определяет, что она не может перезарядиться, переразрядиться, перегрузить по току, короткое замыкание и сверхвысокую температуру зарядки и разрядки, сборка литиевой батареи литиевой батареи всегда будет следовать изящной плате защиты и предохранителю.

Плата защиты и устройство тока, такое как PTC, обычно выполняют функцию защиты литиевой батареи. Плата защиты состоит из электронных схем, а напряжение ядра батареи и цепи зарядки и разрядки точно контролируется при температуре окружающей среды от -40 ° C до +85 ° C. Текущий, своевременный контроль включения и выключения токовой цепи; PTC в среде с высокой температурой, чтобы предотвратить повреждение батареи.

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 для включения 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 выключить , и защищает ячейку. Безопасность.

Детальный анализ принципа защиты литий-ионной батареи.

Когда плата защиты в норме, Vdd - высокий уровень, Vss, VM - низкий уровень, DO и CO - высокий уровень. При изменении любого параметра Vdd, Vss, VM уровень DO или CO будет. Произошло изменение.

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 напряжения между VM и VSS, когда DO изменяется с высокого уровня на низкий уровень.

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 и напряжения между VM и VSS, когда DO 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 литий-ионного аккумулятора

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 вызывать. 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, используемая 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 литий-ионной батареи.

Детальный анализ принципа защиты литий-ионной батареи.

Как показано на рисунке выше, контур защиты состоит из двух полевых МОП-транзисторов (V1, V2) и 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 является конденсатором задержки. 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 полевого МОП-транзистора в открытом состоянии невелико, оно обычно меньше. 30 миллиом, поэтому его сопротивление в открытом состоянии мало влияет на работу 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 заряжались 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 аккумулятор заряжен, если цепь зарядного устройства теряет контроль, напряжение аккумулятора превысит 4,2 В и продолжится зарядка постоянным током. В это время напряжение батареи будет продолжать расти. Когда напряжение аккумулятора превышает 4,3 В, химические побочные 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), вывод «CO» изменится с высокого напряжения на нулевое напряжение. V2 переключается с включения на выключение, тем самым отключая цепь зарядки, так что зарядное устройство больше не может заряжать аккумулятор, что действует как защита от перезарядки. В это время из-за наличия основного диода VD2, который обеспечивается V2, батарея может разрядить внешнюю нагрузку через диод. Существует задержка между моментом, когда управляющая ИС обнаруживает, что напряжение батареи превышает 4,28 В, и отключением сигнала V2. Продолжительность времени задержки, определяемая C3, обычно устанавливается равной примерно 1 секунде, чтобы избежать помех. Ошибочное суждение.

3, защита от короткого замыкания

Когда батарея разряжается на нагрузку, если ток контура такой большой U> 0,9 В (это значение определяется управляющей ИС, и разные ИС имеют разные значения. Управляющая ИС определяет, что нагрузка закорочена, и ее " Вывод DO "Он будет быстро переключаться с высокого напряжения на нулевое, переключая V1 с включения на выключение, тем самым отключая разрядный контур и обеспечивая защиту от короткого замыкания. Защита от короткого замыкания имеет очень короткое время задержки, обычно меньше чем 7 микросекунд. 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 еще один важный компонент, MOSFET, который действует как переключатель в схеме. Поскольку он напрямую подключается 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 мало, внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи невелико, грузоподъемность также высока, а мощность, потребляемая во время разряда, 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 проходил последовательно через два полевых МОП-транзистора. Из-за сопротивления открытого МОП-транзистора на нем возникает 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-либо причине нагрузка ненормальная, ток контура увеличивается, и ток контура настолько велик, что U> 0,1 В (это значение). Когда управляющая ИС определяет, что разные ИС имеют разные значения, вывод «DO» будет преобразован из высокого напряжения в нулевое напряжение, переключая V1 из включенного в выключенное состояние, тем самым отключая разрядный контур и делая ток в петле равным нулю. . Он действует как защита от перегрузки по току. Также существует задержка между моментом, когда управляющая ИС обнаруживает перегрузку по току, и моментом выключения сигнала V1. Длительность задержки, определяемая C3, обычно около 13 миллисекунд, чтобы избежать неправильной 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. Когда сопротивление в открытом состоянии полевого МОП-транзистора больше, защита от перегрузки по току применяется к той же управляющей ИС. Чем меньше значение.

5, защита от разряда

Когда аккумулятор разряжается на внешнюю нагрузку, его напряжение будет постепенно уменьшаться по мере разряда. Когда напряжение аккумулятора падает до 2,5 В, его емкость полностью разряжается. Если в это время аккумулятор продолжит 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). Его вывод «DO» преобразует высокое напряжение в нулевое, а V1 переключается с включения на выключение, что отключает цепь разряда, так что аккумулятор больше не может разряжать нагрузку и защищает от чрезмерной разрядки. Благодаря наличию в корпусе V1 диода VD1 зарядное устройство может заряжать аккумулятор через диод. Поскольку напряжение батареи больше не может снизиться в состоянии защиты от чрезмерной разрядки, потребление тока схемой защиты должно быть чрезвычайно небольшим. Следовательно, управляющая ИС перейдет в состояние низкого энергопотребления, и вся схема защиты потребляет менее 0,1 мкА. Существует также время задержки между управляющей ИС, обнаруживающей, что напряжение батареи ниже 2,3 В, и отключением сигнала V1. Время задержки, определяемое C3, обычно устанавливается примерно на 100 миллисекунд, чтобы избежать ошибочной оценки помех.

Страница содержит содержимое машинного перевода.