12v鋰電池保護(hù)板電路2021-03-27 08:07
12V鋰電池保護(hù)板，16串磷酸鐵鋰電池保護(hù)板，18650電池保護(hù)板，線路板廠在雙面線路板設(shè)計時都會優(yōu)先考慮鋰電池保護(hù)板工作原理，電池之都帶大家看一個單節(jié)電芯的鋰電池保護(hù)板原理，希望能起到舉一反三的作用。
鋰電池保護(hù)板根據(jù)使用IC，電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同，下面以DW01配MOS管8205A進(jìn)行分布，其中包括其鋰電池保護(hù)板的正常工作行為。
1、鋰電池保護(hù)板工作原理
當(dāng)電芯電壓在2.5V至4.3V之間時，DW01的第1腳、第3腳均輸出高電平（等于供電電壓），第二腳電壓為0V。此時DW01的第1腳、第3腳電壓將分別加到8205A的第5、4腳，8205A內(nèi)的兩個電子開關(guān)因其G極接到來自DW01的電壓，故均處于導(dǎo)通狀態(tài)，即兩個電子開關(guān)均處于開狀態(tài)。此時電芯的負(fù)極與保護(hù)板的p-端相當(dāng)于直接連通，保護(hù)板有電壓輸出。
2、保護(hù)板過放電保護(hù)控制原理
當(dāng)電芯通過外接的負(fù)載進(jìn)行放電時，電芯的電壓將慢慢降低，同時DW01內(nèi)部將通過R1電阻實(shí)時監(jiān)測電芯電壓，當(dāng)電芯電壓下降到約2.3V時DW01將認(rèn)為電芯電壓已處于過放電電壓狀態(tài)，便立即斷開第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V，8205A內(nèi)的開關(guān)管因第5腳無電壓而關(guān)閉。此時電芯的B-與保護(hù)板的p-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護(hù)板處于過放電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的p與p-間接上充電電壓后，DW01經(jīng)B-檢測到充電電壓后便立即停止過放電狀態(tài)，重新在第1腳輸出高電壓，使8205A內(nèi)的過放電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板的p-又重新接上，電芯經(jīng)充電器直接充電。
3、保護(hù)板過充電保護(hù)控制原理
當(dāng)電池通過充電器正常充電時，隨著充電時間的增加，電芯的電壓將越來越高，當(dāng)電芯電壓升高到4.4V時，DW01將認(rèn)為電芯電壓已處于過充電電壓狀態(tài)，便立即斷開第3腳的輸出電壓，使第3腳電壓變?yōu)?V，8205A內(nèi)的開關(guān)管因第4腳無電壓而關(guān)閉。此時電芯的B-與保護(hù)板的p-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護(hù)板處于過充電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的p與p-間接上放電負(fù)載后，因此時雖然過充電控制開關(guān)管關(guān)閉，但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的方向相同，故放電回路可以進(jìn)行放電，當(dāng)電芯的電壓被放到低于4.3V時，DW01停止過充電保護(hù)狀態(tài)重新在第3腳輸出高電壓，使8205A內(nèi)的過充電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板p-又重新接上，電芯又能進(jìn)行正常的充放電。
4、保護(hù)板短路保護(hù)控制原理
在保護(hù)板對外放電的過程中，8205A內(nèi)的兩個電子開關(guān)并不完全等效于兩個機(jī)械開關(guān)，而是等效于兩個電阻很小的電阻，并稱為8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻，每個開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為30m\U03a9共約為60m\U03a9，加在G極上的電壓實(shí)際上是直接控制每個開關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng)G極電壓大于1V時，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很?。◣资翚W），相當(dāng)于開關(guān)閉合，當(dāng)G極電壓小于0.7V以下時，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大（幾M），相當(dāng)于開關(guān)斷開。電壓UA就是8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻與放電電流產(chǎn)生的電壓，負(fù)載電流增大則UA必然增大，因UA0.006LIUA又稱為8205A的管壓降，UA可以簡接表明放電電流的大小。上升到0.2V時便認(rèn)為負(fù)載電流到達(dá)了極限值，于是停止第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V、8205A內(nèi)的放電控制管關(guān)閉，切斷電芯的放電回路，將關(guān)斷放電控制管。換言之DW01允許輸出的最大電流是3.3A，實(shí)現(xiàn)了過電流保護(hù)。
5、鋰電池保護(hù)板過電流保護(hù)
電池在對負(fù)載正常放電過程中，放電電流在經(jīng)過串聯(lián)的2個MOSFET時，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，會在其兩端產(chǎn)生一個電壓，該電壓值U=I*RDS*2，RDS為單個MOSFET導(dǎo)通阻抗，控制IC上的V-腳對該電壓值進(jìn)行檢測，若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓＃够芈冯娏髟龃?，?dāng)回路電流大到使U》0.1V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其DO腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使T2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護(hù)作用。
發(fā)現(xiàn)在控制IC檢測到過電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷T2信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由C2決定，通常為13毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值，還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時，對同樣的控制IC，其過電流保護(hù)值越小。
6、短路保護(hù)控制過程
短路保護(hù)是過電流保護(hù)的一種極限形式，其控制過程及原理與過電流保護(hù)一樣，短路只是在相當(dāng)于在pp-間加上一個阻值小的電阻（約為0）使保護(hù)板的負(fù)載電流瞬時達(dá)到10A以上，保護(hù)板立即進(jìn)行過電流保護(hù)。
鋰電池充電電路原理及應(yīng)用
鋰離子電池以其優(yōu)良的特性，被廣泛應(yīng)用于：手機(jī)、攝錄像機(jī)、筆記本電腦、無繩電話、電動工具、遙控或電動玩具、照相機(jī)等便攜式電子設(shè)備中。
鋰電池與鎳鎘、鎳氫可充電池：
鋰離子電池的負(fù)極為石墨晶體，正極通常為二氧化鋰。充電時鋰離子由正極向負(fù)極運(yùn)動而嵌入石墨層中。放電時，鋰離子從石墨晶體內(nèi)負(fù)極表面脫離移向正極。所以，在該電池充放電過程中鋰總是以鋰離子形態(tài)出現(xiàn)，而不是以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)。因而這種電池叫做鋰離子電池，簡稱鋰電池。
鋰電池具有：體積小、容量大、重量輕、無污染、單節(jié)電壓高、自放電率低、電池循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，但價格較貴。鎳鎘電池因容量低，自放電嚴(yán)重，且對環(huán)境有污染，正逐步被淘汰。鎳氫電池具有較高的性能價格比，且不污染環(huán)境，但單體電壓只有1.2V，因而在使用范圍上受到限制。
鋰電池保護(hù)板根據(jù)使用IC，電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同，下面以DW01配MOS管8205A進(jìn)行分布，其中包括其鋰電池保護(hù)板的正常工作行為。
1、鋰電池保護(hù)板工作原理
當(dāng)電芯電壓在2.5V至4.3V之間時，DW01的第1腳、第3腳均輸出高電平（等于供電電壓），第二腳電壓為0V。此時DW01的第1腳、第3腳電壓將分別加到8205A的第5、4腳，8205A內(nèi)的兩個電子開關(guān)因其G極接到來自DW01的電壓，故均處于導(dǎo)通狀態(tài)，即兩個電子開關(guān)均處于開狀態(tài)。此時電芯的負(fù)極與保護(hù)板的p-端相當(dāng)于直接連通，保護(hù)板有電壓輸出。
當(dāng)電芯通過外接的負(fù)載進(jìn)行放電時，電芯的電壓將慢慢降低，同時DW01內(nèi)部將通過R1電阻實(shí)時監(jiān)測電芯電壓，當(dāng)電芯電壓下降到約2.3V時DW01將認(rèn)為電芯電壓已處于過放電電壓狀態(tài)，便立即斷開第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V，8205A內(nèi)的開關(guān)管因第5腳無電壓而關(guān)閉。此時電芯的B-與保護(hù)板的p-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護(hù)板處于過放電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的p與p-間接上充電電壓后，DW01經(jīng)B-檢測到充電電壓后便立即停止過放電狀態(tài)，重新在第1腳輸出高電壓，使8205A內(nèi)的過放電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板的p-又重新接上，電芯經(jīng)充電器直接充電。
3、保護(hù)板過充電保護(hù)控制原理
當(dāng)電池通過充電器正常充電時，隨著充電時間的增加，電芯的電壓將越來越高，當(dāng)電芯電壓升高到4.4V時，DW01將認(rèn)為電芯電壓已處于過充電電壓狀態(tài)，便立即斷開第3腳的輸出電壓，使第3腳電壓變?yōu)?V，8205A內(nèi)的開關(guān)管因第4腳無電壓而關(guān)閉。此時電芯的B-與保護(hù)板的p-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護(hù)板處于過充電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的p與p-間接上放電負(fù)載后，因此時雖然過充電控制開關(guān)管關(guān)閉，但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的方向相同，故放電回路可以進(jìn)行放電，當(dāng)電芯的電壓被放到低于4.3V時，DW01停止過充電保護(hù)狀態(tài)重新在第3腳輸出高電壓，使8205A內(nèi)的過充電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板p-又重新接上，電芯又能進(jìn)行正常的充放電。
4、保護(hù)板短路保護(hù)控制原理
在保護(hù)板對外放電的過程中，8205A內(nèi)的兩個電子開關(guān)并不完全等效于兩個機(jī)械開關(guān)，而是等效于兩個電阻很小的電阻，并稱為8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻，每個開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為30m\U03a9共約為60m\U03a9，加在G極上的電壓實(shí)際上是直接控制每個開關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng)G極電壓大于1V時，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很?。◣资翚W），相當(dāng)于開關(guān)閉合，當(dāng)G極電壓小于0.7V以下時，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大（幾M），相當(dāng)于開關(guān)斷開。電壓UA就是8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻與放電電流產(chǎn)生的電壓，負(fù)載電流增大則UA必然增大，因UA0.006LIUA又稱為8205A的管壓降，UA可以簡接表明放電電流的大小。上升到0.2V時便認(rèn)為負(fù)載電流到達(dá)了極限值，于是停止第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V、8205A內(nèi)的放電控制管關(guān)閉，切斷電芯的放電回路，將關(guān)斷放電控制管。換言之DW01允許輸出的最大電流是3.3A，實(shí)現(xiàn)了過電流保護(hù)。
5、鋰電池保護(hù)板過電流保護(hù)
電池在對負(fù)載正常放電過程中，放電電流在經(jīng)過串聯(lián)的2個MOSFET時，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，會在其兩端產(chǎn)生一個電壓，該電壓值U=I*RDS*2，RDS為單個MOSFET導(dǎo)通阻抗，控制IC上的V-腳對該電壓值進(jìn)行檢測，若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓＃够芈冯娏髟龃?，?dāng)回路電流大到使U》0.1V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其DO腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使T2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護(hù)作用。
發(fā)現(xiàn)在控制IC檢測到過電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷T2信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由C2決定，通常為13毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值，還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時，對同樣的控制IC，其過電流保護(hù)值越小。
6、短路保護(hù)控制過程
短路保護(hù)是過電流保護(hù)的一種極限形式，其控制過程及原理與過電流保護(hù)一樣，短路只是在相當(dāng)于在pp-間加上一個阻值小的電阻（約為0）使保護(hù)板的負(fù)載電流瞬時達(dá)到10A以上，保護(hù)板立即進(jìn)行過電流保護(hù)。
鋰電池充電電路原理及應(yīng)用
鋰離子電池以其優(yōu)良的特性，被廣泛應(yīng)用于：手機(jī)、攝錄像機(jī)、筆記本電腦、無繩電話、電動工具、遙控或電動玩具、照相機(jī)等便攜式電子設(shè)備中。
鋰電池與鎳鎘、鎳氫可充電池：
鋰離子電池的負(fù)極為石墨晶體，正極通常為二氧化鋰。充電時鋰離子由正極向負(fù)極運(yùn)動而嵌入石墨層中。放電時，鋰離子從石墨晶體內(nèi)負(fù)極表面脫離移向正極。所以，在該電池充放電過程中鋰總是以鋰離子形態(tài)出現(xiàn)，而不是以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)。因而這種電池叫做鋰離子電池，簡稱鋰電池。
鋰電池具有：體積小、容量大、重量輕、無污染、單節(jié)電壓高、自放電率低、電池循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，但價格較貴。鎳鎘電池因容量低，自放電嚴(yán)重，且對環(huán)境有污染，正逐步被淘汰。鎳氫電池具有較高的性能價格比，且不污染環(huán)境，但單體電壓只有1.2V，因而在使用范圍上受到限制。
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