鋰電池保護(hù)板的工作原理及組成
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2019-12-27 22:58
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鋰電池防護(hù)板的工作原理及組成。鋰電池防護(hù)板能有效防止鋰電池過(guò)充、過(guò)放電和內(nèi)部電路短路。其次，我們討論了鋰電池保護(hù)板和保護(hù)電池，避免電池過(guò)充的功能。當(dāng)電池由外部電源持續(xù)快速充電時(shí)，鋰電池屏蔽提供保護(hù)。這正是鋰電池保護(hù)板保護(hù)電池過(guò)充的原理。
鋰電池的盾牌。JPG
鋰電池保護(hù)板工作原理
1. 過(guò)充保護(hù)和過(guò)充保護(hù)恢復(fù)
當(dāng)鋰電池充電電壓超過(guò)設(shè)定值VC (4.25-4.35 V，電壓取決于具體的過(guò)充電保護(hù)IC)后，VD1翻轉(zhuǎn)使Cout處于低電平，T1斷開(kāi)，停止充電。當(dāng)電池電壓降至VCR (3.8-4.1 V，恢復(fù)電壓取決于具體的過(guò)充保護(hù)IC)時(shí)，Cout是一個(gè)高電平，T1導(dǎo)通充電繼續(xù)進(jìn)行，VCR VC必須小于一個(gè)固定值，以防止頻繁跳變。
2. 過(guò)釋放保護(hù)和過(guò)釋放保護(hù)恢復(fù)
當(dāng)鋰電池電壓因放電降低到設(shè)定值VD (2.3-2.5v，具體過(guò)充電保護(hù)電壓取決于IC)時(shí)，將VD2翻轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)短暫的延遲后，Dout變低，T2斷開(kāi)，放電停止。當(dāng)電池充電時(shí)，內(nèi)部或門翻轉(zhuǎn)，T2再次打開(kāi)，進(jìn)行下一次放電。
3.過(guò)流和短路保護(hù)
當(dāng)充放電電路的電流超過(guò)設(shè)定值或發(fā)生短路時(shí)，短路檢測(cè)電路起關(guān)閉MOS管、切斷電流的作用。
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用的過(guò)程中,其內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)換的積極反應(yīng)電力和化學(xué)能量,但在一定條件下,如過(guò)度充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng),副作用增加后,將嚴(yán)重影響電池的性能和使用壽命,并能產(chǎn)生大量的氣體,使電池內(nèi)部壓力在爆炸后迅速增加而引起的安全問(wèn)題，所以所有的鋰電池都需要一個(gè)保護(hù)電路，用來(lái)對(duì)電池的充放電進(jìn)行有效的監(jiān)控，并在某些情況下使充電器發(fā)生損壞，以防止對(duì)電池的放電電路造成損害。
鋰電池防護(hù)板結(jié)構(gòu)
鋰電池由于自身的特性需要保護(hù)。由于鋰電池本身的材料決定了它不能在超高溫下充放電、過(guò)充、短路和充放電，所以鋰電池的電池組件總是出現(xiàn)一個(gè)精致的保護(hù)板和一個(gè)電流安全裝置。鋰電池的保護(hù)功能通常是通過(guò)保護(hù)電路板與PTC的配合來(lái)完成的。該保護(hù)板由電子電路組成，可在-40℃~ +85℃范圍內(nèi)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)電池的電壓和充放電電路的電流，并可實(shí)時(shí)控制電流電路的通斷。PTC防止電池在高溫下嚴(yán)重?fù)p壞。
保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開(kāi)關(guān)、電阻、電容和輔助器件NTC、ID存儲(chǔ)器等。當(dāng)一切正常時(shí)，控制IC控制MOS開(kāi)關(guān)，使電池可以與外部電路通信。當(dāng)鋰電池電壓或電路電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，立即控制MOS開(kāi)關(guān)(幾十毫秒)，以保護(hù)電池的安全。
NTC為負(fù)溫度系數(shù)，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，其電阻值下降，利用電氣設(shè)備或充電設(shè)備及時(shí)響應(yīng)，控制內(nèi)部中斷，停止充放電。ID存儲(chǔ)器通常是單線接口存儲(chǔ)器，ID是存儲(chǔ)電池類型、生產(chǎn)日期等信息。限制產(chǎn)品的可追溯性和應(yīng)用。
鋰電池保護(hù)板有兩個(gè)核心部件:一個(gè)保護(hù)IC，它是基于精確的比較器獲得可靠的保護(hù)參數(shù);此外，MOSFET串在主充放電電路中起高速開(kāi)關(guān)的作用，起到保護(hù)作用。
當(dāng)鋰電池過(guò)度放電時(shí)，鋰電池內(nèi)部存儲(chǔ)材料發(fā)生質(zhì)變，這時(shí)鋰電池防護(hù)板可以感知到這一點(diǎn)，迅速切斷放電電源，使鋰電池不會(huì)將電全部放出來(lái)，從而保證了穩(wěn)定性
