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鋰電池保護(hù)芯片原理,鋰電池保護(hù)IC的功能

來源:存能電氣  日期:2019-06-19 11:14  瀏覽量:

  鋰電池保護(hù)芯片原理,鋰電池保護(hù)IC的功能。鋰電池保護(hù)芯片工作原理包括過充保護(hù),過放保護(hù),過流保護(hù),短路保護(hù)等。在功能方面,保護(hù)IC不需要整合所有的功能,可根據(jù)不同的鋰電池材料開發(fā)出單一保護(hù)IC,如只有過充保護(hù)或過放保護(hù)功能,這樣可以大幅減少成本及尺寸。

鋰電池保護(hù)芯片.jpg

  鋰電池保護(hù)芯片原理

  鋰電池PACK設(shè)計(jì)過程中一定會(huì)用到鋰電池保護(hù)板或者相應(yīng)的BMS,甚至于各種通信協(xié)議,但是鋰電池保護(hù)十分重要,這些必須要要知道保護(hù)芯片工作原理,只有了解這些基本的保護(hù)芯片工作原理,才能更好的設(shè)計(jì)鋰電池組,甚至可以協(xié)助品質(zhì)部分一起分析異常電池或電路。

  1、保護(hù)芯片工作原理中的主要元器件的介紹:IC:它是保護(hù)芯片的核心,首先取樣電池電壓,然后通過判斷發(fā)出各種指令。MOS管:它主要起開關(guān)作用。

  2、保護(hù)芯片正常工作:保護(hù)芯片上MOS管剛開始可能處于關(guān)斷狀態(tài),鋰電池接上保護(hù)芯片后,必須先觸發(fā)MOS管,P+與P-端才有輸出電壓,觸發(fā)常用方法——用一導(dǎo)線把B-與P-短接。

  3、保護(hù)芯片過充保護(hù):在P+與P-上接上一高于電池電壓的電源,電源的正極接B+、電源的負(fù)極接B-,接好電源后,鋰電池開始充電,電流方向流向電流從電源正極出發(fā),流經(jīng)電池、D1、MOS2到電源負(fù)極,IC通過電容來取樣電池電壓的值,當(dāng)電池電壓達(dá)到4.25v時(shí),IC發(fā)出指令,使引腳CO為低電平,這時(shí)電流從電源正極出發(fā),流經(jīng)電池、D1、到達(dá)MOS2時(shí)由于MOS2的柵極與CO相連也為低電平,MOS2關(guān)斷,整個(gè)回路被關(guān)斷,電路起到保護(hù)作用。

  4、保護(hù)芯片過放保護(hù):在P+與P-上接上一合適的負(fù)載后,電池開始放電其電流方向如I2,電流從電池的正極經(jīng)負(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極;當(dāng)電池放電到2.5v時(shí)IC采樣并發(fā)出指令,讓MOS1截止,回路斷開,電池被保護(hù)了。

  5、過流保護(hù):在P+與P-上接上一合適的負(fù)載后,電池開始放電其電流方向如I2,電流從電池的正極經(jīng)負(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極,當(dāng)負(fù)載突然減小,IC通過VM引腳采樣到突然增大電流而產(chǎn)生的電壓這時(shí)IC采樣并發(fā)出指令,讓MOS1截止,回路斷開,電池被保護(hù)了。

  6、短路保護(hù):在P+與P-上接上空負(fù)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(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極,IC通過VM引腳采樣到突然增大電流而產(chǎn)生的電壓這時(shí)IC采樣并發(fā)出指令,讓MOS1截止,回路斷開,鋰電池被保護(hù)。

  鋰電池保護(hù)IC的功能

  鋰電池除了過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能等鋰電的保護(hù)IC功能外,還有其他的保護(hù)IC的新功能。

  1.過度充電保護(hù)的高精密度化

  當(dāng)鋰離子電池有過度充電狀態(tài)時(shí),為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升,須截止充電狀態(tài)。保護(hù)IC將檢測(cè)電池電壓,當(dāng)檢測(cè)到過度充電時(shí),則過度充電檢測(cè)的功率MOSFET使之切斷而截止充電。此時(shí)應(yīng)注意的是過度充電的檢測(cè)電壓的高精密度化,在電池充電時(shí),使電池充電到飽滿的狀態(tài)是使用者很關(guān)心的問題,同時(shí)兼顧到安全性問題,因此需要在達(dá)到容許電壓時(shí)截止充電狀態(tài)。要同時(shí)符合這兩個(gè)條件,必須有高精密度的檢測(cè)器,目前檢測(cè)器的精密度為25mV,該精密度將有待于進(jìn)一步提高。

  2.降低保護(hù)IC的耗電

  隨著使用時(shí)間的增加,已充過電的鋰電池電壓會(huì)逐漸降低,最后低到規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)值以下,此時(shí)就需要再度充電。若未充電而繼續(xù)使用,可能造成由于過度放電而使電池不能繼續(xù)使用。為防止過度放電,保護(hù)IC必須檢測(cè)電池電壓,一旦達(dá)到過度放電檢測(cè)電壓以下,就得使放電一方的功率MOSFET切斷而截止放電。但此時(shí)電池本身仍有自然放電及保護(hù)IC的消耗電流存在,因此需要使保護(hù)IC消耗的電流降到最低程度。

  3.過電流/短路保護(hù)需有低檢測(cè)電壓及高精密度的要求

  因不明原因?qū)е露搪窌r(shí)必須立即停止放電。過電流的檢測(cè)是以功率MOSFET的Rds(on)為感應(yīng)阻抗,以監(jiān)視其電壓的下降,此時(shí)的電壓若比過電流檢測(cè)電壓還高時(shí)即停止放電。為了使功率MOSFET的Rds(on)在充電電流與放電電流時(shí)有效應(yīng)用,需使該阻抗值盡量低,目前該阻抗約為20mΩ~30mΩ,這樣過電流檢測(cè)電壓就可較低。

  4.耐高電壓

  鋰電池包與充電器連接時(shí)瞬間會(huì)有高壓產(chǎn)生,因此保護(hù)IC應(yīng)滿足耐高壓的要求。

  5.低電池功耗

  在保護(hù)狀態(tài)時(shí),其靜態(tài)耗電流必須要小0.1μA.

  6.零伏可充電

  有些鋰電池在存放的過程中可能因?yàn)榉盘没虿徽5脑驅(qū)е码妷旱偷?V,故保護(hù)IC需要在0V時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)充電。

  以上就是鋰電池保護(hù)芯片原理,鋰電池保護(hù)IC的功能介紹。鋰電池保護(hù)芯片是保護(hù)電池安全的,也就是防止電池過充爆炸和防止電池過放容易壞掉而設(shè)計(jì),希望幫到你。

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