鋰電池保護芯片工作原理是什么?如何判斷鋰電池保護芯片的作用?
目前,鋰電池被廣泛應用于手機、電腦、平板等各種電子產(chǎn)品之中。也就是說我們每天都會接觸到鋰電池,但是如果鋰電池沒有做好安全保護的措施,也會存在隱患。所以,在設(shè)計鋰電池的時候,一定會用到鋰電池保護板或者相應的BMS,因為鋰電池的保護十分重要。今天,深圳泰德蘭電子網(wǎng)編為大家介紹的一個問題就是鋰電池保護芯片原理是什么?
鋰電池保護芯片
一、保護芯片工作原理中的主要元器件的介紹:
IC:對電池電壓進行采樣,然后根據(jù)判斷發(fā)出各種指令來進行保護,是保護芯片的核心
MOS管:主要起到開關(guān)控制作用。
保護芯片正常工作:
MOS管在保護芯片上的最初可能是關(guān)閉狀態(tài),當鋰電池被連接到保護芯片之后, MOS管首先被觸發(fā), P+和P-端才有輸出電壓,觸發(fā)了常用的方法-將B-短接用一根導線。
保護芯片過充保護:
在P+和P-之間連接一個高于電池電壓的電源,電源的正極連接B+,電源的負極連接B-。連接電源后,鋰電池開始充電,電流方向流向電流,從電源正極流經(jīng)電池、D1、MOS2到電源負極。IC通過電容取樣電池電壓值。當電池電壓達到4.25v時,IC發(fā)出指令,使引腳CO處于低電平。此時,電流從電源正極出發(fā),流經(jīng)電池,電路起到保護作用。
保護芯片過放保護:
當 P+對P-進行適當?shù)呢撦d連接后,電池開始放電,如I2,電流從電池的正極經(jīng)負載、D2、MOS1到電池負極;當電池放電至2.5 v時, IC取樣,發(fā)出指令,使MOS1截止,電路斷開,電池被保護。
過流保護:
當 P+對P-進行適當?shù)呢撦d連接時,電池開始放電,其電流方向如I2,電流從電池的正極經(jīng)負載、D2、MOS1到電池的負極,當負載驟減時 IC通過 VM引腳采樣到突發(fā)性增加電流所產(chǎn)生的電壓時, IC采樣并發(fā)出指令,讓MOS1截止,回路斷開電池。
短路保護:
當 P+對P-上接負載后,電池開始放電電流方向,如I2,電流從電池的正極經(jīng)負載、D2、MOS1進入電池的負極, IC通過 VM引腳采集突發(fā)性增加電流而產(chǎn)生的電壓,然后 IC采樣并發(fā)出指令,讓MOS1截止,回路斷開鋰電池。
二、鋰電池保護IC的功能
鋰電池除了過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能等鋰電的保護IC功能外,還有其他的保護IC的新功能。
1、過度充電保護的高精密度化
當鋰離子電池處于過度充電狀態(tài)時,為了防止溫度升高引起的內(nèi)壓升高,必須停止充電狀態(tài)。保護IC將檢測電池電壓。當檢測到過度充電時,過度充電檢測的功率MOSFET將切斷并停止充電。此時,應注意過度充電檢測電壓的高精度化。當電池充電時,用戶非常關(guān)心將電池充電到飽滿狀態(tài),并考慮到安全問題。因此,當達到允許電壓時,需要停止充電狀態(tài)。為了同時滿足這兩個條件,必須有高精度的探測器。目前,探測器的精度為25mV,需要進一步提高。
2、降低保護IC的耗電
隨著使用時間的增加,充電鋰電池的電壓會逐漸降低,最終低于規(guī)格和標準值。此時,需要再次充電。如果繼續(xù)使用而不充電,電池可能會因過度放電而無法繼續(xù)使用。為了防止過度放電,必須檢測電池電壓以保護IC。一旦達到過度放電檢測電壓以下,必須切斷放電方的功率MOSFET并切斷放電。但此時,電池本身仍有自然放電和IC保護的消耗電流,因此有必要將IC保護消耗的電流降到最低。
3、過電流/短路保護需有低檢測電壓及高精密度的要求
因不明原因?qū)е露搪窌r,必須立即停止放電。過電流檢測以功率MOSFET的Rds(on)為感應阻抗,以監(jiān)測其電壓的下降。此時,如果電壓高于過電流檢測電壓,則停止放電。為了使功率MOSFET的Rds(on)在充電電流和放電電流中得到有效應用,阻抗值應盡可能低。目前阻抗約為20mΩ——30mΩ,過電流檢測電壓較低。
4、耐高電壓
由于鋰電池組在充電過程中瞬間產(chǎn)生高壓,所以保護 IC應滿足耐高壓要求。
5、低電池功耗
在保護狀態(tài)時,其靜態(tài)耗電流必須要小0.1μA.
6、零伏可充電
一些鋰電池在貯存過程中由于放置時間過長或異常等原因,會使電壓降至0 V,因此需要保護 IC在0 V時也可實現(xiàn)充電。
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