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闡述鋰電池保護板原理

來源:http://www.98345app.com/news77491.html�(fā)布時間:2019/5/17 3:00:00

  

  鋰電�(可充�)之所以需要保護,是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過�、過�、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保險器出現(xiàn)� 

  1、正常狀�(tài) 

  在正常狀�(tài)下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個MOSFET都處于導(dǎo)通狀�(tài),電池可以自由地進行充電和放�,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其�(dǎo)通電阻對電路的性能影響很小� 

  此狀�(tài)下保護電路的消耗電流為μA�,通常小于7μA� 

  2、過充電保護 

  鋰離子電池要求的充電方式為恒�/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過�,電壓會上升到四點二�(根據(jù)正極材料不同,有的電池要求恒壓值為四點一�),轉(zhuǎn)為恒壓充�,直至電流越來越�� 

  電池在被充電過程�,如果充電器電路失去控制,會使電池電壓超過四點二伏后繼續(xù)恒流充電,此時電池電壓仍會繼�(xù)上升,當電池電壓被充電至超過四點三伏�,電池的化學(xué)副反�(yīng)將加�,會�(dǎo)致電池損壞或出現(xiàn)安全問題�  

  在帶有保護電路的電池�,當控制IC檢測到電池電壓達�4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的�)�,其“CO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)�?yōu)榱汶妷海筎1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)�,從而切斷了充電回路,使充電器無法再對電池進行充電,起到過充電保護作用。而此時由于T1自帶的體二極管VD1的存�,電池可以通過該二極管對外部負載進行放電� 

  在控制IC檢測到電池電壓超�4.28V至發(fā)出關(guān)斷T1信號之間,還有一段延時時�,該延時時間的長短由C2決定,通常�(shè)�1秒左右,以避免因干擾而造成誤判�� 

  3、過放電保護 

  電池在對外部負載放電過程�,其電壓會隨著放電過程逐漸降低,當電池電壓降至2.5V�,其容量已被完全放光,此時如果讓電池繼續(xù)對負載放電,將造成電池的永久性損�� 

  在電池放電過程中,當控制IC檢測到電池電壓低�2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的�)�,其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)�?yōu)榱汶�?,使T2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使電池?zé)o法再對負載進行放電,起到過放電保護作用。而此時由于T2自帶的體二極管VD2的存�,充電器可以通過該二極管對電池進行充電� 

  由于在過放電保護狀�(tài)下電池電壓不能再降低,因此要求保護電路的消耗電流極小,此時控制IC會進入低功耗狀�(tài),整個保護電路耗電會小�0.1μA。在控制IC檢測到電池電壓低�2.3V至發(fā)出關(guān)斷T2信號之間,也有一段延時時�,該延時時間的長短由C2決定,通常�(shè)�100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判��

    

  4、過電流保護 

  由于鋰離子電池的化學(xué)特�,電池生�(chǎn)廠家�(guī)定了其放電電�*不能超過2C(C=電池容量/小時),當電池超過2C電流放電�,將會導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問題� 

  電池在對負載正常放電過程�,放電電流在�(jīng)過串�(lián)�2個MOSFET�,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,會在其兩端產(chǎn)生一個電�,該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個MOSFET�(dǎo)通阻�,控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測,若負載因某種原�?qū)е庐惓?,使回路電流增大,當回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的�)時,其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)�?yōu)榱汶�?,使T2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過電流保護作�� 

  在控制IC檢測到過電流�(fā)生至�(fā)出關(guān)斷T2信號之間,也有一段延時時�,該延時時間的長短由C2決定,通常�13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判�� 

  在上述控制過程中可知,其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制�,還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,當MOSFET�(dǎo)通阻抗越大時,對同樣的控制IC,其過電流保護值越�� 

  5、短路保� 

  電池在對負載放電過程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的�)時,控制IC則判斷為負載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)�?yōu)榱汶妷海筎2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)�,從而切斷放電回路,起到短路保護作用。短路保護的延時時間極短,通常小于7微秒。其工作原理與過電流保護類似,只是判斷方法不�,保護延時時間也不一樣�

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