Princip rada kruga ravnoteže ćelija

Zaštitna ploča litijumske baterije razlikuje se u skladu s IC zaštitom baterije, naponom i ostalim različitim parametrima. Zaštitna ploča ima dvije ključne komponente: zaštitnu IC, koja je preciznija za dobivanje pouzdanih zaštitnih parametara; drugi je MOSFET niz u glavnom. Djeluje kao brzi prekidač u krugu punjenja i pražnjenja za obavljanje zaštitnih radnji. Objasnimo GG-u s DW01 s dvostrukom NMOS cijevi 8205A.

Princip sklopa uređaja za zaštitu sklopa za ravnotežu litijeve baterije prikazan je na gornjoj slici. Općenito govoreći, to se uglavnom ostvaruje preko kontrole zaštite baterije ICDW01 i vanjskog prekidača za pražnjenje M1 i prekidača za punjenje M2. Upravljačka IC odgovorna je za nadgledanje napona akumulatora i struje petlje te za upravljanje vratima dvaju MOSFET-ova. MOSFET-ovi djeluju kao prekidači u krugu. Kad su terminali P + / P- spojeni na punjač i baterija se napuni normalno, M1 i M2 su u provodljivosti. Status: Kada upravljačka IC otkrije abnormalno punjenje, isključuje M2 za prekid punjenja. Kada je priključak P + / P- spojen na opterećenje i baterija se normalno isprazni, uključena su i M1 i M2; kada upravljačka IC otkrije abnormalno pražnjenje, M1 se isključuje kako bi prekinuo pražnjenje.

Krug ima funkcije zaštite od prenapona, zaštite od prekomjernog pražnjenja, zaštite od prekomjernog strujanja i zaštite od kratkog spoja.

Princip rada sklopa za uravnoteženje baterije analizira se na sljedeći način:

1) Normalno stanje

U normalnom stanju," CO" i" DO" pinovi DW01 izlažu visoki napon u krugu. Oba MOSFET-a su uključena, a baterija se može slobodno puniti i prazniti. Budući da je otpor MOSFET-a na malom, obično manji od 30 milioma, pa njegov otpor ima malo utjecaja na izvedbu sklopa.

U ovom stanju trenutna potrošnja zaštitnog kruga je uA.

2) Zaštita od prekomjernog punjenja

Način punjenja potreban za litij-ionske baterije je konstantna struja / konstantan napon. U početnoj fazi punjenja radi se o punjenju konstantnom strujom. Procesom punjenja napon će porasti na 4,2 V (ovisno o materijalu pozitivne elektrode, neke baterije zahtijevaju konstantnu vrijednost napona od 4,1 V), prebacite se na punjenje sa stalnim naponom sve dok struja ne bude sve manja i manja. Kada se baterija puni, ako krug punjača izgubi kontrolu, napon akumulatora nastavit će se puniti stalnom strujom nakon što napon akumulatora pređe 4,2 V. Trenutno će napon akumulatora i dalje rasti. Kada se napon akumulatora napuni na više od 4,3 V, kemijske reakcije baterije pojačat će se, uzrokujući oštećenje baterije ili sigurnosne probleme.

U bateriji sa zaštitnim krugom, kada upravljački IC (DWO1) otkrije da napon akumulatora dosegne 4,3 V (ovu vrijednost određuje upravljački IC, različiti IC imaju različite vrijednosti), njegov" CO" pin će se iz visokog napona prebaciti u nulti napon, a M2 će se uključiti, odnosno isključiti, čime će se krug punjenja isključiti, punjač više neće moći puniti bateriju i igrati ulogu zaštite od prekomjernog punjenja. U ovom trenutku, zbog postojanja tjelesne diode VD2 na M2, baterija može isprazniti vanjsko opterećenje kroz diodu. Kada upravljačka IC utvrdi da napon akumulatora premašuje 4,05 V i pošalje signal za isključivanje M2, prekomjerno se punjenje oslobađa i M2 se uključuje za početak punjenja.

3. Zaštita od prekomjernog pražnjenja

Kad baterija prazni vanjsko opterećenje, njezin napon postupno će se smanjivati ​​s procesom pražnjenja. Kad napon akumulatora padne na 2,5 V, njegov je kapacitet potpuno ispražnjen. U ovom trenutku, ako baterija i dalje prazni teret, to će uzrokovati oštećenje baterije. Trajna oštećenja

U procesu pražnjenja akumulatora, kada upravljački IC utvrdi da je napon akumulatora niži od 2,5 V (ovu vrijednost određuje upravljački IC, različiti IC imaju različite vrijednosti), njegov&"DO GG"; pin će se iz visokog napona promijeniti u nulti napon, čineći M1. On se uključuje, isključuje, što prekida prazni krug, tako da baterija više ne može isprazniti opterećenje, što igra ulogu zaštite od prekomjernog pražnjenja. U ovom trenutku, zbog postojanja tjelesne diode VD1 od M1, punjač može puniti bateriju putem ove diode.

Budući da se napon akumulatora ne može smanjiti u stanju zaštite od prekomjernog pražnjenja, trenutna potrošnja zaštitnog kruga mora biti izuzetno mala. U ovom trenutku, upravljački IC ući će u stanje niske potrošnje energije, a potrošnja energije cijelog zaštitnog kruga bit će manja od 0,1 uA.

4. Zaštita od prekomjerne struje

Kad se baterija normalno isprazni, kada struja pražnjenja prolazi kroz dva MOSFET-a serijski spojena, zbog otpora MOSFET-ova na naponu, na oba kraja MOSFET-a generirat će se napon. Vrijednost napona U=I * RDS * 2, RDS je pojedinačni MOSFET-otpor provodljivosti,&"; CS GG"; pin na upravljačkoj IC otkriva vrijednost napona. Ako je opterećenje iz nekog razloga abnormalno, struja petlje će se povećati. Kada je struja petlje dovoljno velika da stvori U> 0,15 V (ovu vrijednost kontrolira IC odlučuje da različiti IC imaju različite vrijednosti), njegov "DO" pin promijenit će se iz visokog napona u nulti napon, pretvarajući M1 u dalje u isključeno, što prekida krug pražnjenja i čini struju u krugu nulom. Za zaštitu od prekomjerne struje.

U gore navedenom upravljačkom procesu može se vidjeti da vrijednost otkrivanja prekomjerne struje ne ovisi samo o upravljačkoj vrijednosti upravljačke IC, već i o otpornosti MOSFET-a. Kad je otpor MOSFET-a na povećanju veći, nadstrujna zaštita istog upravljačkog IC-a Što je manja vrijednost.

5. Zaštita od kratkog spoja

Kada baterija prazni teret, ako je struja petlje toliko velika da je U> 1V (ovu vrijednost određuje upravljački IC, različiti IC imaju različite vrijednosti), upravljački IC će presuditi da je opterećenje kratko spojeno , i njegov" DO" pin će se brzo okrećući se s visokog napona na nulti napon, M1 se uključuje, isključuje, čime se prekida strujni krug pražnjenja i igra ulogu zaštite od kratkog spoja. Vrijeme kašnjenja zaštite od kratkog spoja izuzetno je kratko, obično manje od 7 mikrosekundi. Njegov princip rada sličan je prenaponskoj zaštiti

CS pin DW01 trenutni je pin za otkrivanje. Kad je izlaz kratko spojen, pad napona MOSFET-a za kontrolu punjenja i pražnjenja naglo raste, a napon CS pina brzo raste. Izlazni signal DW01 čini da se MOSFET za kontrolu punjenja i pražnjenja brzo isključi, čime se postiže zaštita od prekomjernog toka ili kratkog spoja.