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日志

从单节锂电池保护板电路原理说起

热度 1已有 1296 次阅读2017-12-10 20:48 |个人分类:电源

找个单节锂电池保护电路的原理,给大家分享一下。
    对单节锂电池保护的原理搞清楚了,锂电池组即多串多并的锂电池保护板就不难了。
锂电池的保护电路的一般原理
      锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件一般是要有保护电路的。

     锂电池的保护功能通常由保护电路板完成的,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,即时控制电流回路的通断;

     如图为一般锂电池保护的电路原理,保护板要有过充电保护,过放电保护和过电电流保护功能。最基本的是一个电压检测IC和两个串在电池上的MOS管组成的,IC检测电池端电压和MOS管端电压。

        锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC负温度系数电阻,在环境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接口存储器,ID是Identification 的缩写即身份识别的意思,存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。
下面是随便找的几个单节锂电保护板

一般要求在-25℃~85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压,在一切正常情况下C-MOS开关管导通,使电芯与保护电路板处于正常工作状态,而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时,在15~30ms内(不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间),将CMOS关断,即关闭电芯放电或充电回路,以保证使用者与电芯的安全。

单节电池基本保护功能如下:
结合下面的图示说明
1、过充保护及过充保护恢复
     当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V,具体过充保护电压取决于IC)后,过充监测信号Cout变为低电平,过充开关MOS管截止,充电停止。当电池电压回落至设定值VCR(3.8-4.1V,具体过充保护恢复电压取决于IC)时,过充信号变为高电平,过充开关MOS管导通充电继续, VCR必须小于VC一个定值,以防止频繁跳变。

2、过放保护及过放保护恢复
     当电池电压因放电而降低至设定值VD(2.3-2.5V,具体过充保护电压取决于IC)时,过放监测信号Dout翻转,以短时间延时后,使Dout变为低电平,过放开关MOS管截止,放电停止,当电池被置于充电时,内部或门被翻转而使MOS管再次导通为下次放电作好准备。

3、过流、短路保护
      当电路充放回路电流超过设定值或被短路时,短路检测电路动作,使MOS管关断,电流截止。


R1:基准供电电阻;与IC内部电阻构成分压电路,控制内部过充、过放电压比较器的电平翻转;一般在阻值为330Ω、470Ω比较多;
R2:过流、短路检测电阻;通过检测VM端电压控制保护板的电流 ,焊接不良、损坏会造成电池过流 、短路无保护,一般阻值为1KΩ、2KΩ较多。
R3:ID识别电阻或NTC电阻或两者都有。
C1、C2:由于电容两端电压不能突变,起瞬间稳压和滤波作用。
FUSE:普通FUSE或PTC(正温度系数);防止不安全大电流和高温放电的发生,其中PTC有自恢复功能。
FUSE上标识D-T,表示能承受的额定电流,如表示D额定电流为0.25A,S为4A,T为5A等;
U1:控制IC;保护板所有功能都是IC通过监视连接在VDD-VSS间的电压差及VM-VSS间的电压差而控制C-MOS执行开关动作来实现的。
     Cout:过充控制端;通过MOS管T2栅极电压控制MOS管的开关。
     Dout:过放、过流、短路控制端;通过MOS管T1栅极电压控制MOS管的开关。
     VM:过流、短路保护电压检测端;通过检测VM端的电压实现电路的过流、短路保护(U(VM)=I*R(MOSFET))。

     在保护板正常情况下,Vdd为高电平,Vss、VM为低电平,Dout、Cout为高电平;当Vdd、Vss、VM任何一项参数变换时,Dout或Cout的电平将发生变化,此时MOSFET执行相应的动作(开、关电路),从而实现电路的保护和恢复功能。

      当多节电池,以多并多串组组成电池组时,电池组的保护电路要一般增加电量显示,温度控制等功能。但基本的过充,过放,过流短路保护这几个功能是必须的。


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发表评论 评论 (1 个评论)

回复 cody_lai 2018-8-29 15:59
你好我只做TI 芯片的 能否加一下好友沟通qq2657708669

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