Принцип работы схемы баланса ячеек

Плата защиты литиевой батареи отличается в зависимости от микросхемы защиты батареи, напряжения и других параметров. Плата защиты состоит из двух основных компонентов: ИС защиты, которая обеспечивает более точные параметры защиты; другой - строка MOSFET в основном. Он действует как высокоскоростной переключатель в цепи заряда и разряда для выполнения защитных действий. Позвольте' s объяснить с DW01 с двойной трубкой NMOS 8205A.

Принципиальная схема устройства защиты балансной цепи литиевой батареи показана на рисунке выше. Вообще говоря, это в основном реализуется с помощью управления защитой аккумулятора ICDW01 и внешнего разрядного переключателя M1 и зарядного переключателя M2. Управляющая ИС отвечает за мониторинг напряжения батареи и тока контура, а также за управление затворами двух полевых МОП-транзисторов. Полевые МОП-транзисторы действуют как переключатели в схеме. Когда клеммы P + / P- подключены к зарядному устройству и батарея заряжается нормально, M1 и M2 оба находятся в состоянии проводимости. Состояние: когда управляющая ИС обнаруживает ненормальную зарядку, она отключает M2, чтобы завершить зарядку. Когда клемма P + / P- подключена к нагрузке и батарея разряжена нормально, оба M1 и M2 включены; когда управляющая ИС обнаруживает аномальный разряд, M1 выключается, чтобы прекратить разряд.

Схема имеет функции защиты от перезаряда, защиты от переразряда, защиты от перегрузки по току и защиты от короткого замыкания.

Принцип работы схемы баланса батареи анализируется следующим образом:

1) Нормальное состояние

В нормальном состоянии" CO" и" DO" Выводы DW01 выводят высокое напряжение в цепи. Оба полевых МОП-транзистора находятся во включенном состоянии, и аккумулятор может свободно заряжаться и разряжаться. Поскольку сопротивление в открытом состоянии полевого МОП-транзистора невелико, обычно менее 30 миллиом, его сопротивление в открытом состоянии мало влияет на характеристики схемы.

В этом состоянии ток, потребляемый схемой защиты, составляет мкА.

2) Защита от перезарядки

Для литий-ионных аккумуляторов требуется метод зарядки постоянного тока / постоянного напряжения. На начальном этапе зарядки это зарядка постоянным током. В процессе зарядки напряжение возрастет до 4,2 В (в зависимости от материала положительного электрода для некоторых батарей требуется постоянное значение напряжения 4,1 В), переключитесь на зарядку с постоянным напряжением, пока ток не станет все меньше и меньше. Когда батарея заряжается, если схема зарядного устройства теряет контроль, напряжение батареи будет продолжать заряжаться постоянным током 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, химические побочные реакции батареи усиливаются, вызывая повреждение батареи или проблемы с безопасностью.

В батарее со схемой защиты, когда управляющая ИС (DWO1) обнаруживает, что напряжение батареи достигает 4,3 В (это значение определяется управляющей ИС, разные ИС имеют разные значения), ее" CO" Контакт изменится с высокого напряжения на Нулевое напряжение поворачивает M2 с включенного на выключенное, тем самым отключая цепь зарядки, делая зарядное устройство не способным заряжать аккумулятор и играя роль защиты от перезарядки. В это время, благодаря наличию основного диода VD2 M2, батарея может разрядить внешнюю нагрузку через диод. Когда управляющая ИС обнаруживает, что напряжение аккумулятора превышает 4,05 В, и отправляет сигнал на выключение M2, избыточный заряд сбрасывается, и M2 включается, чтобы начать зарядку.

3. Защита от разрядки

Когда батарея разряжает внешнюю нагрузку, ее напряжение будет постепенно уменьшаться в процессе разряда. Когда напряжение аккумулятора падает до 2,5 В, его емкость полностью разряжена. В это время, если аккумулятор продолжает разряжать нагрузку, это приведет к повреждению аккумулятора. Постоянный ущерб

В процессе разряда батареи, когда управляющая ИС обнаруживает, что напряжение батареи ниже 2,5 В (это значение определяется управляющей ИС, разные ИС имеют разные значения), ее" DO" контакт изменится с высокого напряжения на нулевое, в результате чего M1 переключается с включения на выключение, что отключает цепь разряда, так что аккумулятор больше не может разряжать нагрузку, что играет роль защиты от чрезмерной разрядки. В это время, благодаря наличию основного диода VD1 на M1, зарядное устройство может заряжать аккумулятор через этот диод.

Поскольку напряжение батареи не может быть понижено в состоянии защиты от переразряда, потребление тока схемой защиты должно быть чрезвычайно небольшим. В это время ИС управления перейдет в состояние низкого энергопотребления, а потребляемая мощность всей схемы защиты будет меньше 0,1 мкА.

4. Защита от перегрузки по току

Когда батарея разряжает нагрузку в обычном режиме, когда ток разряда проходит через два последовательно соединенных МОП-транзистора, из-за сопротивления открытого МОП-транзистора напряжение будет генерироваться на обоих концах МОП-транзистора. Значение напряжения U=I * RDS * 2, RDS - это сопротивление проводимости одиночного полевого МОП-транзистора," CS" Контакт на управляющей ИС определяет значение напряжения. Если по какой-то причине нагрузка ненормальная, ток контура увеличится. Когда ток контура достаточно велик, чтобы сделать U> 0,15 В (это значение контролируется IC, решает, что разные ИС имеют разные значения), его вывод «DO» изменится с высокого напряжения на нулевое напряжение, переключая M1 с включенного на off, который отключает цепь разряда и обнуляет ток в цепи. Для защиты от перегрузки по току.

В описанном выше процессе управления можно увидеть, что значение обнаружения перегрузки по току зависит не только от значения управления управляющей ИС, но также от сопротивления открытого МОП-транзистора. Когда сопротивление полевого МОП-транзистора больше, максимальная токовая защита той же управляющей ИС. Чем меньше значение.

5. Защита от короткого замыкания

Когда аккумулятор разряжает нагрузку, если ток контура настолько велик, что U> 1 В (это значение определяется управляющей ИС, разные ИС имеют разные значения), управляющая ИС будет определять, что нагрузка короткозамкнута. , и его" DO" Контакт будет быстро переключаться с высокого напряжения на нулевое напряжение, M1 переключается с включения на выключение, тем самым отключая цепь разряда и играя роль защиты от короткого замыкания. Время задержки защиты от короткого замыкания чрезвычайно короткое, обычно менее 7 микросекунд. Его принцип работы аналогичен защите от перегрузки по току

Вывод CS DW01 - это вывод обнаружения тока. Когда выход закорочен, падение напряжения на МОП-транзисторе управления зарядкой и разрядкой резко увеличивается, а напряжение на выводе CS быстро растет. Выходной сигнал DW01 заставляет полевой МОП-транзистор управления зарядкой и разрядкой быстро отключаться, обеспечивая тем самым защиту от перегрузки по току или короткого замыкания.