在生活中,您可能接觸過各種電子產品,然后您可能不知道其某些組件,例如其中可能包含的鋰離子電池保護電路,然后讓編輯人員帶領所有人一起學習鋰離子電池保護電路。
近年來,越來越多的產品(例如pDA,數碼相機,移動電話,便攜式音頻設備和藍牙設備)使用鋰離子電池作為重要的電源。
鋰離子電池具有體積小,能量密度高,無記憶效應和循環壽命高的特點。
高壓電池和自放電率低的優點不同于鎳鎘和鎳氫電池。
在充電和放電期間必須考慮鋰離子電池的安全性,以防止性能下降。
對于鋰離子電池的過充電和過放電,過電流和短路保護非常重要,因此通常在電池組中設計保護電路來保護鋰離子電池。
由于鋰離子電池的能量密度高,因此難以確保電池安全性。
在過充電狀態下,電池溫度升高后能量將過剩,因此電解質分解并出現氣體,并且由于內部壓力的增加而存在自燃或破裂的風險;相反,在過放電狀態下,電解質將分解并引起電池特性和耐久性的劣化,從而減少了充電次數。
鋰離子電池的保護電路應確保在這種過充和放電狀態下的安全性,并防止性能下降。
鋰離子電池的保護電路由一個保護IC和兩個功率MOSFET組成。
保護IC監視電池電壓,并在發生過充和放電情況時切換到外部功率MOSFET,以保護電池。
保護IC的功能包括過充電保護,過放電保護和過電流/短路保護。
正常狀態:在正常狀態下,N1的CO和DO引腳都輸出高電壓,并且兩個MOSFET都處于導通狀態,并且鋰離子電池可以自由充電和放電。
由于MOSFET的導通電阻很小,通常小于30毫歐,因此其導通電阻對電路性能幾乎沒有影響。
在這種狀態下,保護電路的電流消耗為μA,通常小于7 μA。
過充電保護:過充電保護IC的原理是:當外部充電器為鋰離子電池充電時,為了防止內部壓力由于溫度升高而升高,需要終止充電狀態。
此時,保護IC需要檢測電池電壓。
當電池電壓達到4.25V(假設電池過充電點為4.25V)時,將激活過充電保護,然后將功率MOS從打開切換到關閉,然后停止充電。
另外,還必須注意由噪聲引起的過充電檢測故障,以免被判斷為過充電保護。
因此,必須設置延遲時間,并且延遲時間不能短于噪聲的持續時間。
過放電保護:當鋰離子電池放電至外部負載時,其電壓會隨著放電過程而逐漸降低。
當電池電壓降至2.5V時,其電量已完全耗盡。
此時,如果電池繼續充滿電,放電會永久損壞電池。
在電池放電過程中,當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC確定,不同的IC具有不同的值)時,其DO引腳將從高電壓變為零電壓,因此V1導線的導通被閉合,從而切斷了放電電路,從而使電池不再能夠釋放負載,起到了過放電保護的作用。
此時,由于存在V1的體二極管VD1,充電器可以通過該二極管為電池充電。
過電流和短路電流:由于未知原因(放電或金屬物體意外觸摸正極和負極時)引起的過電流或短路,為了確保安全,必須立即停止。
過電流保護IC的原理是,當放電電流過大或發生短路時,保護IC將激活過(短路)電流保護。
此時,過電流的檢測應使用Rds(on功率MOSFET的電感阻抗)以進行監視。
當電壓下降時,如果它高于設定的過電流檢測電壓,放電將停止。