Werkingsprincipe van celbalanscircuit

De lithiumbatterijbeschermingskaart verschilt afhankelijk van de batterijbeveiligings-IC, spanning en andere verschillende parameters. Het beschermingsbord heeft twee kerncomponenten: een beschermings-IC, dat nauwkeuriger is om betrouwbare beschermingsparameters te verkrijgen; de andere is de MOSFET-string in het hoofd. Het fungeert als een hogesnelheidsschakelaar in het laad- en ontlaadcircuit om beschermingsacties uit te voeren. Laten we' s uitleggen met DW01 met dubbele NMOS-buis 8205A.

Het circuitprincipe van de beveiligingsinrichting voor het balanscircuit van de lithiumbatterij wordt getoond in de bovenstaande afbeelding. Over het algemeen wordt dit voornamelijk gerealiseerd door de batterijbeschermingscontrole ICDW01 en de externe ontlaadschakelaar M1 en de laadschakelaar M2. Het besturings-IC is verantwoordelijk voor het bewaken van de batterijspanning en lusstroom, en voor het besturen van de poorten van de twee MOSFET's. De MOSFET's fungeren als schakelaars in het circuit. Als de P + / P-polen zijn aangesloten op de oplader en de batterij normaal is opgeladen, zijn M1 en M2 beide in geleiding. Status: wanneer het besturings-IC abnormaal opladen detecteert, wordt M2 uitgeschakeld om het opladen te beëindigen. Als de P + / P-klem is aangesloten op de belasting en de batterij normaal is ontladen, zijn zowel M1 als M2 ingeschakeld; wanneer het besturings-IC de abnormale ontlading detecteert, wordt de M1 uitgeschakeld om de ontlading te beëindigen.

Het circuit heeft de functies van bescherming tegen overlading, bescherming tegen overbelasting, bescherming tegen overstroom en kortsluiting.

Het werkingsprincipe van het batterijbalanscircuit wordt als volgt geanalyseerd:

1) Normale toestand

In de normale toestand is de" CO" en" DO" pinnen van de DW01 voeren hoogspanning uit in het circuit. Beide MOSFET's zijn ingeschakeld en de batterij kan vrij worden opgeladen en ontladen. Omdat de aan-weerstand van de MOSFET klein is, meestal minder dan 30 milliohm, heeft de aan-weerstand weinig effect op de prestaties van het circuit.

In deze toestand is het stroomverbruik van het beveiligingscircuit uA.

2) Bescherming tegen overlading

De oplaadmethode die vereist is voor lithium-ionbatterijen is constante stroom / constante spanning. In de beginfase van het opladen is het opladen met constante stroom. Tijdens het laadproces stijgt de spanning naar 4,2 V (afhankelijk van het positieve elektrodemateriaal hebben sommige accu's een constante spanningswaarde van 4,1 V nodig), schakel over op constant spanningsladen totdat de stroom steeds kleiner wordt. Als de batterij wordt opgeladen en het laadcircuit de controle verliest, wordt de batterijspanning met constante stroom opgeladen nadat de batterijspanning de 4,2V overschrijdt. Op dit moment zal de accuspanning blijven stijgen. Wanneer de accuspanning wordt opgeladen tot meer dan 4,3 V, zullen de reacties van de accu's chemie aan de zijkant intensiveren, waardoor accuschade of veiligheidsproblemen ontstaan.

Als in een batterij met een beveiligingscircuit het besturings-IC (DWO1) detecteert dat de batterijspanning 4,3 V bereikt (deze waarde wordt bepaald door het besturings-IC, hebben verschillende IC's verschillende waarden), zijn" CO" pin verandert van hoogspanning naar nulspanning schakelt M2 van aan naar uit, waardoor het laadcircuit wordt afgesneden, waardoor de oplader de batterij niet langer kan opladen en een bescherming tegen overbelasting speelt. Op dit moment kan, vanwege het bestaan ​​van de lichaamsdiode VD2 van de M2, de batterij de externe belasting via de diode ontladen. Wanneer het besturings-IC detecteert dat de accuspanning hoger is dan 4,05 V en het signaal verzendt om de M2 ​​uit te schakelen, wordt de overlading opgeheven en wordt de M2 ​​ingeschakeld om te beginnen met opladen.

3. Over lossingsbescherming

Wanneer de batterij de externe belasting ontlaadt, zal de spanning geleidelijk afnemen tijdens het ontlaadproces. Wanneer de accuspanning daalt tot 2,5V, is de capaciteit volledig ontladen. Als de batterij op dit moment de lading blijft ontladen, zal dit schade aan de batterij veroorzaken. Permanente schade

In het batterijontladingsproces, wanneer de controle-IC detecteert dat de batterijspanning lager is dan 2,5V (deze waarde wordt bepaald door de controle-IC, hebben verschillende IC's verschillende waarden), zijn" DO" pin zal veranderen van hoogspanning naar nulspanning, waardoor M1 Het schakelt van aan naar uit, waardoor het ontladingscircuit wordt onderbroken, zodat de batterij de lading niet langer kan ontladen, wat een rol speelt bij overontladingsbeveiliging. Op dit moment kan de oplader, vanwege het bestaan ​​van de lichaamsdiode VD1 van M1, de batterij opladen via deze diode.

Aangezien de batterijspanning niet kan worden verlaagd in de toestand van bescherming tegen overontlading, moet het stroomverbruik van het beveiligingscircuit extreem laag zijn. Op dit moment gaat het besturings-IC naar een toestand met laag stroomverbruik en zal het stroomverbruik van het gehele beveiligingscircuit minder zijn dan 0,1uA.

4. Overstroombeveiliging

Wanneer de batterij de belasting normaal ontlaadt, wanneer de ontlaadstroom door de twee in serie geschakelde MOSFET's gaat, als gevolg van de aan-weerstand van de MOSFET's, wordt er een spanning gegenereerd aan beide uiteinden van de MOSFET. De spanningswaarde U=I * RDS * 2, RDS is een enkele MOSFET-geleidingsweerstand, de" CS" pin op het besturings-IC detecteert de spanningswaarde. Als de belasting om de een of andere reden abnormaal is, zal de lusstroom toenemen. Wanneer de lusstroom groot genoeg is om U> 0,15 V te maken (deze waarde wordt bestuurd door IC besluit dat verschillende IC's verschillende waarden hebben), verandert de "DO" -pin van hoogspanning naar nulspanning, waardoor M1 van aan naar uit, die het ontladingscircuit afsnijdt en de stroom in het circuit nul maakt. Tot overstroombeveiliging.

In het bovenstaande regelproces is te zien dat de overstroomdetectiewaarde niet alleen afhangt van de regelwaarde van het besturings-IC, maar ook van de aan-weerstand van de MOSFET. Wanneer de inschakelweerstand van de MOSFET groter is, is de overstroombeveiliging van dezelfde besturings-IC hoe kleiner de waarde.

5. Bescherming tegen kortsluiting

Wanneer de batterij de belasting ontlaadt, als de lusstroom zo groot is dat U> 1V (deze waarde wordt bepaald door het besturings-IC, verschillende IC's hebben verschillende waarden), zal het besturings-IC oordelen dat de belasting is kortgesloten , en zijn" DO" pin zal snel draaien van hoogspanning naar nulspanning, M1 wordt van aan naar uit gezet, waardoor het ontladingscircuit wordt afgesneden en de rol van kortsluitbeveiliging speelt. De vertragingstijd van kortsluitbeveiliging is extreem kort, meestal minder dan 7 microseconden. Het werkingsprincipe is vergelijkbaar met overstroombeveiliging

De CS-pin van DW01 is de huidige detectiepin. Wanneer de uitgang wordt kortgesloten, neemt de spanningsval van de MOSFET voor laden en ontladen sterk toe en stijgt de spanning van de CS-pin snel. Het DW01-uitgangssignaal zorgt ervoor dat de laad- en ontlaadregeling-MOSFET snel wordt uitgeschakeld, waardoor overstroom- of kortsluitbeveiliging wordt bereikt.