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動力電池保護板
- 2021-04-25-

動力電池保護板是提高動力鋰離子電池安全性的必要設備。在大多數情況下,鋰電池保護板應具有控制鋰離子電池工作條件的功能。這些工作條件包括電壓,電流,溫度等。由于使用鋰離子電池的特殊性,必須將動力鋰離子電池與保護板一起使用,以確保整個系統的安全性和可靠性。


共同特征

過充電電壓保護:防止充電電壓高于電池電壓上限,造成電池故障和安全事故

過放電電壓保護:防止電池深度放電,避免縮短電池壽命或引起安全事故

過流保護:限制流過保護板和電池的電流

短路保護:避免電池短路引起安全事故

溫度控制開關:為了防止電池組和保護板過熱,并造成安全隱患。


原理

動力電池保護板具有兩個核心組件:一個保護IC,它使用一個精確的比較器來獲得可靠的保護參數。此外,MOSFET串還充當主充電和放電環路中的高速開關,以執行保護動作。電路原理圖如下:

動力電池保護板的原理

1.保護IC引腳的功能如下:VDD是IC電源的正極,VSS是電源的負極,V-是過流/短路檢測端子,Dout是放電保護執行終端,而Cout是充電保護執行終端。

2.保護板端口說明:B +和B-分別是電池的正極和負極。 P +和P-分別是保護板輸出的正極和負極。 T是溫度電阻(NTC)端口,通常需要將其連接到電器的MCU。結合保護措施,如稍后將介紹的,此端口有時被標記為ID,即標識端口。此時,圖中的R3通常是一個固定電阻器,使電器的CPU可以識別它是否是指定的電池。

保護板工作過程:

1.激活保護板的方法:在保護狀態下未輸出保護板P +和P-時,可以將B-和P-短路以激活保護板。此時,Dout和Cout將處于低電平狀態(兩個保護IC端口處于高電平保護,低電平處于正常狀態),以打開兩個MOS開關。

2.充電:P +和P-分別連接到充電器的正極和負極,充電電流流經兩個MOS為電池充電。此時,IC的VDD和VSS均為電源端子和電池電壓檢測端子(通過R1)。隨著充電的進行,電池電壓逐漸增加。當達到保護IC的閾值電壓(通常為4.30V,通常稱為過充電保護電壓)時,Cout將輸出高電平并關閉相應的MOS。充電電路也已斷開。過充電保護后,電池電壓將下降。當它下降到IC閾值電壓(通常為4.10V,通常稱為過充電保護恢復電壓)時,Cout返回低電平并打開MOS開關。

3.放電:同樣,當電池放電后,IC的VDD和VSS也會檢測電池電壓。當電池電壓下降到IC閾值電壓(通常為2.40V,通常稱為過放電保護電壓)時,Dout然后對應于該MOS的輸出高電平將關閉,并且放電電路將被斷開。過放電保護后,電池電壓將上升。當它上升到IC閾值電壓(通常為3.00V,通常稱為過放電保護恢復電壓)時,Dout返回低電平狀態并斷開MOS開關。

MOS飽和導通也具有內部電阻,因此當電流在B-和P-之間流動時,MOS兩端將出現電壓降。保護IC的V-和VSS(通過R2)將始終檢測MOS兩端的電壓。當電壓上升到IC保護閾值(通常為0.15V,稱為放電過電流檢測電壓)時,Dout將立即輸出高電平,并且相應的MOS將被關閉,并且放電電路將被斷開??吹竭@一點,可能有些學生已經意識到,如果您選擇低導通內電阻的MOS或高放電內阻的IC,可以獲得大的輸出電流,但是必須考慮所選MOS的功率和單元的容量。

5. NTC(T端口)的作用:電池工作時,沒有過充電,過放電或過電流,短路等現象,但是由于工作時間過長,電池芯的溫度升高了(對于 例如,我們通常使用手機)電話交談)很快。 NTC電阻靠近電池單元以監視電池單元的溫度。 隨著溫度升高,NTC電阻值逐漸降低。 使用者CPU注意到此更改。 當電阻值下降到CPU的設定值時,CPU發送關閉命令以停止電池。 為其供電,僅維持很小的待機電流,即可達到保護電池的目的。


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