Pracovní princip obvodu vyvážení buněk

Deska ochrany lithiové baterie se liší v závislosti na ochraně baterie IC, napětí a dalších různých parametrech. Ochranná deska má dvě základní složky: ochranné IC, které je přesnější pro získání spolehlivých parametrů ochrany; druhý je řetězec MOSFET v hlavním Působí jako vysokorychlostní spínač v nabíjecím a vybíjecím obvodu pro provádění ochranných akcí. Pojďme vysvětlit s DW01 s duální NMOS trubkou 8205A.

Princip obvodu zařízení pro ochranu obvodu lithiové baterie je znázorněn na výše uvedeném obrázku. Obecně řečeno, je realizován především ovládáním ochrany baterie ICDW01 a externím vypínačem M1 a nabíjecím spínačem M2. Řídicí IC je zodpovědný za sledování napětí baterie a smyčkového proudu a řízení bran dvou MOSFET. MOSFETs fungují jako přepínače v obvodu. Když jsou k nabíječce připojeny svorky P+/P a baterie se nabíjí normálně, jsou m1 a M2 ve vedení. Stav: Když řídicí ic detekuje abnormální nabíjení, vypne M2, aby ukončil nabíjení. Když je svorka P+/P připojena k zatížení a baterie je normálně vybitá, jsou zapnuty jak M1, tak M2; když kontrolní IC detekuje abnormální výboj, M1 se vypne, aby se ukončil výtok.

Obvod má funkci ochrany proti přebíjení, ochrany proti přebití, nadproudové ochrany a ochrany proti zkratu.

Pracovní princip vyvažování baterie je analyzován takto:

1) Normální stav

V normálním stavu, "CO" a "DO" kolíky dw01 výstupního vysokého napětí v obvodu. Oba MOSFET jsou ve stavu on a baterie může být nabíjena a vybita volně. Vzhledem k tomu, on-odpor MOSFET je malý, obvykle méně než 30 miliohmů, takže jeho on-odpor má malý vliv na výkon obvodu.

V tomto stavu je aktuální spotřeba ochranného obvodu uA.

2) Ochrana proti přebíjení

Způsob nabíjení požadovaný pro lithium-iontové baterie je konstantní proud / konstantní napětí. V počáteční fázi nabíjení je konstantní nabíjení proudu. Při procesu nabíjení se napětí zvýší na 4.2V (v závislosti na materiálu pozitivní elektrody, některé baterie vyžadují konstantní hodnotu napětí 4.1V ), přepnout na nabíjení s konstantním napětím, dokud se proud nezmenší a nezmenší. Pokud je baterie nabíjena, pokud obvod nabíječky ztratí kontrolu, napětí baterie se bude i nadále nabíjet konstantním proudem i po překročení napětí baterie 4.2V. V tomto okamžiku bude napětí baterie nadále stoupat. Když je napětí baterie nabito na více než 4,3 V, chemie baterie Boční reakce zesílí, což způsobí poškození baterie nebo bezpečnostní problémy.

V baterii s ochranným obvodem, když řídicí IC (DWO1) zjistí, že napětí baterie dosáhne 4.3V (tato hodnota je určena řídicím IC, různé INTEGROVANÉ obvody mají různé hodnoty), jeho pin "CO" se změní z vysokého napětí na nulové napětí, otočí M2 z zapnutého na vypnutý, čímž se přeruší nabíjecí obvod, takže nabíječka již není schopna nabíjet baterii a hraje roli ochrany předražení. V tomto okamžiku, vzhledem k existenci těla diody VD2 M2, baterie může vybít vnější zatížení přes diodu. Když řídicí IC zjistí, že napětí baterie překročí 4.05V a vyšle signál k vypnutí M2, dojde k uvolnění předražení a M2 se zapne, aby se zahájilo nabíjení.

3. Ochrana proti vypouštění

Když baterie vybíjí vnější zatížení, její napětí se postupně snižuje s procesem vybíjení. Když napětí baterie klesne na 2,5 V, jeho kapacita byla zcela vybita. V tomto okamžiku, pokud baterie pokračuje v vybíjení zátěže, způsobí poškození baterie. Trvalé poškození

V procesu vybití baterie, když řídicí IC zjistí, že napětí baterie je nižší než 2,5 V (tato hodnota je určena řídicím IC, různé INTEGROVANÉ obvody mají různé hodnoty), jeho pin "DO" se změní z vysokého napětí na nulové napětí, takže se M1 zapne na vypnuto, což vypne vybíjecí obvod, takže baterie již nemůže vybíjet zatížení , který hraje roli ochrany před předlužením. V tomto okamžiku, vzhledem k existenci těla dioda VD1 z M1, nabíječka může nabíjet baterii přes tuto diodu.

Vzhledem k tomu, že napětí baterie nemůže být sníženo ve stavu ochrany proti přebití, musí být spotřeba proudu ochranného obvodu extrémně malá. V tomto okamžiku se řídicí ic dostane do stavu nízké spotřeby energie a spotřeba energie celého ochranného obvodu bude menší než 0.1uA.

4. Ochrana nadproudem

Když baterie normálně vybije zátěž, když vybíjecí proud prochází dvěma MOSFET připojenými v sérii, kvůli on-odporu MOSFET, bude na obou koncích MOSFET generováno napětí. Hodnota napětí U=I*RDS*2, RDS je jediný odpor vedení MOSFET, pin "CS" na ovládacím IC detekuje hodnotu napětí. Pokud je zatížení z nějakého důvodu abnormální, proud smyčky se zvýší. Když je smyčkový proud dostatečně velký, aby se U>0.15V (tato hodnota je řízena IC rozhodne, že různé INTEGROVANÉ obvody mají různé hodnoty), jeho pin "DO" se změní z vysokého napětí na nulové napětí, čímž se M1 zapne na vypnutý, což vypne vypouštěcí obvod a způsobí, že proud v obvodu je nulový. Na ochranu před proudem.

Ve výše uvedeném kontrolním procesu je vidět, že hodnota detekce nadproudu závisí nejen na kontrolní hodnotě kontrolního IC, ale také na odporu MOSFET. Pokud je odpor na MOSFET větší, nadproudová ochrana stejného ovládacího prvku IC Čím menší je hodnota.

5. Ochrana proti zkratu

Když baterie vybíjí zatížení, pokud je proud smyčky tak velký, že U>1V (tato hodnota je určena řídicím IC, různé INTEGROVANÉ obvody mají různé hodnoty), ovládací IC posoudí, že zatížení je zkratováno a jeho pin "DO" se rychle otočí z vysokého napětí na nulové napětí, M1 se zapne z vypínače, čímž se vypne výstupní obvod a hraje roli ochrany proti zkratu. Doba zpoždění ochrany proti zkratu je extrémně krátká, obvykle menší než 7 mikrosekund. Jeho pracovní princip je podobný stávající ochraně

CS pin DW01 je aktuální detekční kolík. Když je výstup zkratován, pokles napětí regulátoru nabíjení a vybíjení MOSFET prudce zvyšuje a napětí kolíku CS rychle stoupá. Výstupní signál DW01 umožňuje řízení nabíjení a vybíjení MOSFET rychle vypnout, čímž se dosáhne ochrany nadproudu nebo zkratu.