Pracovný princíp obvodu bunkovej rovnováhy

Ochranná doska lítiovej batérie sa líši podľa IC ochrany batérie, napätia a ďalších rôznych parametrov. Ochranná doska má dve základné súčasti: ochranný integrovaný obvod, ktorý je presnejší na získanie spoľahlivých ochranných parametrov; druhým je hlavný reťazec MOSFET. Funguje ako vysokorýchlostný prepínač v obvode nabíjania a vybíjania na vykonávanie ochranných akcií. Poďme vysvetliť&# 39 s DW01 s duálnou trubicou NMOS 8205A.

Princíp obvodu ochranného zariadenia na vyváženie lítiovej batérie je znázornený na obrázku vyššie. Všeobecne sa to realizuje hlavne ovládaním ochrany batérie ICDW01 a externým vybíjacím spínačom M1 a nabíjacím spínačom M2. Riadiaci integrovaný obvod je zodpovedný za monitorovanie napätia batérie a prúdu slučky a za riadenie hradiel dvoch MOSFETov. MOSFET fungujú ako prepínače v obvode. Keď sú svorky P + / P- pripojené k nabíjačke a batéria je nabitá normálne, sú obidva vodiče M1 a M2. Stav: Keď riadiaci IC zistí abnormálne nabíjanie, vypne M2, aby sa nabíjanie ukončilo. Keď je svorka P + / P- pripojená k záťaži a batéria je normálne vybitá, sú zapnuté obidve svorky M1 a M2; keď riadiaci integrovaný obvod zistí abnormálne vybitie, M1 sa vypne, aby sa ukončilo vybíjanie.

Obvod má funkcie ochrany proti prebitiu, ochrany proti nadmernému vybitiu, ochrany proti nadprúdu a ochrany proti skratu.

Princíp činnosti obvodu vyváženia batérie je analyzovaný takto:

1) Normálny stav

V normálnom stave je&"; CO GG"; a&"DO GG"; piny DW01 vedú do obvodu vysoké napätie. Oba MOSFETy sú v zapnutom stave a batériu je možné voľne nabíjať a vybíjať. Pretože odpor MOSFET je malý, zvyčajne menej ako 30 miliohmov, má tento odpor malý vplyv na výkon obvodu.

V tomto stave je súčasná spotreba ochranného obvodu uA.

2) Ochrana pred prebitím

Metóda nabíjania vyžadovaná pre lítium-iónové batérie je konštantný prúd / konštantné napätie. V počiatočnej fáze nabíjania je to nabíjanie konštantným prúdom. S nabíjacím procesom stúpne napätie na 4,2 V (v závislosti na materiáli kladnej elektródy, niektoré batérie vyžadujú konštantnú hodnotu napätia 4,1 V), prepnite na nabíjanie s konštantným napätím, kým nebude prúd menší a menší. Ak sa počas nabíjania batérie stratí kontrola nad obvodom nabíjačky, napätie batérie sa bude naďalej nabíjať konštantným prúdom, aj keď napätie batérie prekročí 4,2V. V tomto čase bude napätie batérie stále stúpať. Keď je napätie batérie nabité na viac ako 4,3 V, zlepší sa chémia batérie, čo spôsobí poškodenie batérie alebo problémy s bezpečnosťou.

Keď v batérii s ochranným obvodom zistí, že riadiaci integrovaný obvod (DWO1) zistí, že napätie batérie dosiahne 4,3 V (táto hodnota je určená riadiacim integrovaným obvodom, rôzne integrované obvody majú rozdielne hodnoty), jeho&„; CO GG“; kolík sa zmení z vysokého napätia na nulové napätie zmení M2 zo zapnutého na vypnutý, čím preruší nabíjací obvod, čím nebude môcť nabíjačka nabíjať batériu a bude hrať úlohu ochrany pred prebitím. V súčasnosti môže batéria z dôvodu existencie telovej diódy VD2 M2 vybiť externé zaťaženie diódou. Keď riadiaci integrovaný obvod zistí, že napätie batérie presahuje 4,05 V, a vyšle signál na vypnutie M2, prebitie sa uvoľní a M2 sa zapne, aby sa začalo nabíjanie.

3. Ochrana proti nadmernému vybitiu

Keď batéria vybíja externé zaťaženie, jej napätie sa s vybíjaním postupne zníži. Keď napätie batérie klesne na 2,5 V, jej kapacita bola úplne vybitá. Ak v tejto chvíli batéria naďalej vybíja záťaž, môže to spôsobiť jej poškodenie. Trvalé poškodenie

Keď v procese vybíjania batérie riadiaci integrovaný obvod zistí, že napätie batérie je nižšie ako 2,5 V (táto hodnota je určená riadiacim integrovaným obvodom, rôzne integrované obvody majú rôzne hodnoty), jeho hodnota&„; DO GG“; kolík sa zmení z vysokého napätia na nulové napätie, čím sa vytvorí M1. Zapína sa na vypínanie, čím sa vypína vybíjací obvod, takže batéria už nemôže vybíjať záťaž, čo hrá úlohu ochrany pred nadmerným vybitím. V súčasnosti môže nabíjačka nabíjať batériu prostredníctvom tejto diódy, pretože existuje telová dióda VD1 typu M1.

Pretože v stave ochrany proti nadmernému vybitiu nie je možné znížiť napätie batérie, je potrebné, aby bola prúdová spotreba ochranného obvodu extrémne malá. V tomto okamihu vstúpi riadiaci IC do stavu nízkej spotreby energie a spotreba energie celého ochranného obvodu bude menšia ako 0,1uA.

4. Nadprúdová ochrana

Keď batéria normálne vybíja záťaž, keď vybíjací prúd prechádza dvoma sériovo zapojenými MOSFETmi, v dôsledku odporu MOSFETov proti prúdu bude na obidvoch koncoch MOSFET generované napätie. Hodnota napätia U=I * RDS * 2, RDS je jediný odpor vedenia MOSFET,&"; CS GG"; kolík na riadiacom IC detekuje hodnotu napätia. Ak je záťaž z nejakého dôvodu abnormálna, prúd slučky sa zvýši. Keď je prúd slučky dostatočne veľký na to, aby UGG gt; 0,15 V (táto hodnota je riadená IC rozhoduje o tom, že rôzne IC majú rôzne hodnoty), jeho pin „DO“ sa zmení z vysokého napätia na nulové napätie, pričom M1 otočí z off, ktorý preruší výbojový obvod a spôsobí, že prúd v obvode bude nulový. K nadprúdovej ochrane.

Vo vyššie uvedenom riadiacom procese je vidieť, že hodnota detekcie nadprúdu závisí nielen od riadiacej hodnoty riadiaceho IC, ale aj od odporu MOSFET. Keď je odpor MOSFET pri zapnutí väčší, nadprúdová ochrana rovnakého riadiaceho IC Čím je hodnota menšia.

5. Ochrana proti skratu

Ak je batéria vybíjajúca záťaž, ak je prúd slučky taký veľký, že UGG> 1V (táto hodnota je určená riadiacim integrovaným obvodom, rôzne integrované obvody majú odlišné hodnoty), riadiaci integrovaný obvod posúdi, či je záťaž skratovaná. a jeho&"; DO GG"; pin sa rýchlo zmení Z vysokého napätia na nulové napätie sa M1 zapne do vypnutia, čím sa preruší výbojový obvod a bude hrať úlohu ochrany proti skratu. Čas oneskorenia ochrany proti skratu je extrémne krátky, zvyčajne menej ako 7 mikrosekúnd. Jeho princíp fungovania je podobný nadmernej ochrane

Pin CS na DW01 je aktuálny detekčný pin. Keď je výstup skratovaný, pokles napätia na napájaní MOSFETu riadenia nabíjania a vybíjania sa prudko zvyšuje a napätie kolíka CS rýchlo stúpa. Vďaka výstupnému signálu DW01 sa MOSFET riadenia nabíjania a vybíjania rýchlo vypne, čím sa dosiahne ochrana proti nadprúdu alebo skratu.