Arbeidsprinsipp for cellebalansekrets

Litiumbatteribeskyttelseskortet er forskjellig i henhold til batteribeskyttelses-IC, spenning og andre forskjellige parametere. Beskyttelseskortet har to kjernekomponenter: en beskyttelseS-IC, som er mer nøyaktig for å oppnå pålitelige beskyttelsesparametere; den andre er MOSFET strengen i hoved Det fungerer som en høyhastighets bryter i lade- og utløpskretsen for å utføre beskyttelseshandlinger. La oss forklare med DW01 med dual NMOS tube 8205A.

Kretsprinsippet til litiumbatteriets balansekretsbeskyttelsesenhet vises i figuren ovenfor. Generelt sett er det hovedsakelig realisert av batteribeskyttelseskontrollen ICDW01 og den eksterne utladningsbryteren M1 og ladebryteren M2. Kontroll-IC er ansvarlig for å overvåke batterispenningen og sløyfestrømmen, og kontrollere portene til de to MOSFETs. Mosfets fungerer som brytere i kretsen. Når P+/P-terminalene er koblet til laderen og batteriet lades normalt, er M1 og M2 begge i ledning. Status: Når kontroll-IC oppdager unormal lading, slår den av M2 for å avslutte ladingen. Når P+/P-terminalen er koblet til lasten og batteriet lades ut normalt, slås både M1 og M2 på; når kontroll-IC oppdager unormal utladning, slås M1 av for å avslutte utladningen.

Kretsen har funksjonene til overladningsbeskyttelse, overladningsbeskyttelse, overstrømsbeskyttelse og kortslutningsbeskyttelse.

Arbeidsprinsippet for batteribalansekretsen analyseres som følger:

1) Normal tilstand

I normal tilstand, "CO" og "DO" pinner av DW01 utgang høy spenning i kretsen. Begge MOSFETs er i på-tilstand, og batteriet kan lades og lades ut fritt. Fordi motstanden til MOSFET er liten, vanligvis mindre enn 30 milliohms, så dens on-resistance har liten effekt på ytelsen til kretsen.

I denne tilstanden er det nåværende forbruket av beskyttelseskretsen uA.

2) Overcharge beskyttelse

Lademetoden som kreves for litium-ion-batterier er konstant strøm/konstant spenning. I den første fasen av ladingen er det konstant strømlading. Med ladeprosessen vil spenningen stige til 4.2V (avhengig av det positive elektrodematerialet krever noen batterier en konstant spenningsverdi på 4,1 V ), bytte til konstant spenningslading til strømmen blir mindre og mindre. Når batteriet lades, hvis ladekretsen mister kontrollen, vil batterispenningen fortsette å bli ladet med konstant strøm etter at batterispenningen overstiger 4,2 V. På dette tidspunktet vil batterispenningen fortsette å stige. Når batterispenningen lades til mer enn 4,3 V, vil batteriets kjemi Sidereaksjoner intensivere, noe som forårsaker batteriskader eller sikkerhetsproblemer.

I et batteri med en beskyttelseskrets, når kontrollen IC (DWO1) oppdager at batterispenningen når 4.3V (denne verdien bestemmes av kontroll-IC, forskjellige IC-er har forskjellige verdier), vil "CO"-pinnen endres fra høy spenning til Nullspenning slår M2 fra av til av, og kutter dermed av ladekretsen, noe som gjør at laderen ikke lenger kan lade batteriet og spille en overlad beskyttelsesrolle. På dette tidspunktet, på grunn av eksistensen av kroppen diode VD2 av M2, kan batteriet lade ut den eksterne belastningen gjennom dioden. Når kontroll-IC oppdager at batterispenningen overstiger 4,05 V og sender signalet for å slå av M2, frigjøres overladningen, og M2 er slått på for å starte ladingen.

3. Over utladningsbeskyttelse

Når batteriet lades ut den eksterne belastningen, reduseres spenningen gradvis med utladningsprosessen. Når batterispenningen faller til 2,5 V, er kapasiteten helt utladet. På dette tidspunktet, hvis batteriet fortsetter å lade ut belastningen, vil det forårsake batteriskade. Permanent skade

I batteriutladingsprosessen, når kontroll-IC oppdager at batterispenningen er lavere enn 2,5 V (denne verdien bestemmes av kontroll-IC, forskjellige IC-er har forskjellige verdier), vil "DO"-pinnen endres fra høyspenning til nullspenning, noe som gjør M1 Den slår fra av til av, noe som kutter av utladningskretsen, slik at batteriet ikke lenger kan lade ut lasten , som spiller en rolle som over-utslipp beskyttelse. På dette tidspunktet, på grunn av eksistensen av kroppen diode VD1 av M1, laderen kan lade batteriet gjennom denne dioden.

Siden batterispenningen ikke kan senkes i overladningsbeskyttelsestilstand, er det nødvendig med strømforbruket til beskyttelseskretsen for å være ekstremt lite. På dette tidspunktet vil kontroll-IC angi en lav strømforbrukstilstand, og strømforbruket til hele beskyttelseskretsen vil være mindre enn 0,1uA.

4. Overstrøm beskyttelse

Når batteriet lades ut lasten normalt, når utladningsstrømmen passerer gjennom de to MOSFETene som er koblet til i serien, på grunn av motstanden til MOSFETs, genereres en spenning i begge ender av MOSFET. Spenningsverdien U = I * RDS * 2, RDS er en enkelt MOSFET ledningsmotstand, "CS" pin på kontrollen IC oppdager spenningsverdien. Hvis belastningen er unormal av en eller annen grunn, vil sløyfestrømmen øke. Når sløyfestrømmen er stor nok til å gjøre U>0.15V (denne verdien styres av IC bestemmer at forskjellige IC-er har forskjellige verdier), vil "DO"-pinnen endres fra høy spenning til nullspenning, slår M1 fra av til av, som kutter av utløpskretsen og gjør strømmen i krets null. Til overstrøms beskyttelse.

I kontrollprosessen ovenfor kan man se at den overstrømmende deteksjonsverdien ikke bare avhenger av kontrollverdien til kontroll-IC, men også på motstanden til MOSFET. Når motstanden til MOSFET er større, er den overstrømmende beskyttelsen av samme kontroll-IC Jo mindre verdien.

5. Kortslutningsbeskyttelse

Når batteriet er lossing av lasten, hvis sløyfestrømmen er så stor at U>1V (denne verdien bestemmes av kontroll-IC, forskjellige IC-er har forskjellige verdier), vil kontroll-IC bedømme at lasten er kortsluttet, og dens "DO" -pin vil raskt slå fra høyspenning til nullspenning, M1 slås fra av til av, og dermed kutte av utladningskretsen og spille rollen som kortslutningsbeskyttelse. Forsinkelsestiden for kortslutningsbeskyttelse er ekstremt kort, vanligvis mindre enn 7 mikrosekunder. Arbeidsprinsippet ligner på over dagens beskyttelse

CS-pinnen til DW01 er gjeldende gjenkjenningspinne. Når utgangen er kortsluttet, øker spenningsfallet til lade- og utløpskontrollen MOSFET kraftig, og spenningen på CS-pinnen stiger raskt. DW01-utgangssignalet gjør at lade- og utladningskontrollen MOSFET slås av raskt, og oppnår dermed overstrøm- eller kortslutningsbeskyttelse.