深度分析12V鋰電池保護(hù)板電路圖工作原理與特點(diǎn)應(yīng)用-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-01-10
12V鋰電池保護(hù)板，16串磷酸鐵鋰電池保護(hù)板，18650電池維護(hù)板，線路板廠在雙面線路板設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)優(yōu)先思索鋰電池保護(hù)板工作原理，電池之都帶大家看一個(gè)單節(jié)電芯的鋰電池保護(hù)板原理，希望能起到觸類(lèi)旁通的作用。
鋰電池保護(hù)板依據(jù)運(yùn)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8810A停止散布，其中包括其鋰電池保護(hù)板的正常工作行為。
當(dāng)電芯電壓在2.5V至4.3V之間時(shí)，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(shí)DW01 的第1腳 、第3腳電壓將分別加到8810的第5、4腳，8810內(nèi)的兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)因其G極接到來(lái)自DW01 的電壓，故均處于導(dǎo)通狀態(tài)，即兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)均處于開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)電芯的負(fù)極與維護(hù)板的P-端相當(dāng)于直接連通，維護(hù)板有電壓輸出。
當(dāng)電芯經(jīng)過(guò)外接的負(fù)載停止放電時(shí)，電芯的電壓將漸漸降低，同時(shí)DW01內(nèi)部將經(jīng)過(guò)R1電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電芯電壓，當(dāng)電芯電壓降落到約2.3V時(shí)DW01將以為電芯電壓已處于過(guò)放電電壓狀態(tài)，便立刻斷開(kāi)第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V，8810內(nèi)的開(kāi)關(guān)管因第5腳無(wú)電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與維護(hù)板的P-之間處于斷開(kāi)狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將中止放電。保護(hù)板處于過(guò)放電狀態(tài)并不斷堅(jiān)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(cè)到充電電壓后便立刻中止過(guò)放電狀態(tài)，重新在第1腳輸出高電壓，使8810內(nèi)的過(guò)放電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與維護(hù)板的P-又重新接上，電芯經(jīng)充電器直接充電。
當(dāng)電池經(jīng)過(guò)充電器正常充電時(shí)，隨著充電時(shí)間的增加，電芯的電壓將越來(lái)越高，當(dāng)電芯電壓升高到4.4V時(shí)，DW01將以為電芯電壓已處于過(guò)充電電壓狀態(tài)，便立刻斷開(kāi)第3腳的輸出電壓，使第3腳電壓變?yōu)?V，8810內(nèi)的開(kāi)關(guān)管因第4腳無(wú)電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與維護(hù)板的P-之間處于斷開(kāi)狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將中止充電。保護(hù)板處于過(guò)充電狀態(tài)并不斷堅(jiān)持。等到保護(hù)板的P與P-間接上放電負(fù)載后，因而時(shí)固然過(guò)充電控制開(kāi)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，故放電回路能夠停止放電，當(dāng)電芯的電壓被放到低于4.3V時(shí)，DW01中止過(guò)充電維護(hù)狀態(tài)重新在第3腳輸出高電壓，使8810內(nèi)的過(guò)充電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與維護(hù)板P-又重新接上，電芯又能停止正常的充放電。
在保護(hù)板對(duì)外放電的過(guò)程中，8810內(nèi)的兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)并不完整等效于兩個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，而是等效于兩個(gè)電阻很小的電阻，并稱(chēng)為8810的導(dǎo)通內(nèi)阻，每個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為30mU03a9共約為60mU03a9，加在G極上的電壓實(shí)踐上是直接控制每個(gè)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng)G極電壓大于1V時(shí)，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小(幾十毫歐)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)G極電壓小于0.7V以下時(shí)，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大(幾MΩ)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。電壓UA就是8810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UA0.006L&TImes;IUA又稱(chēng)為8205A的管壓降，UA能夠簡(jiǎn)接標(biāo)明放電電流的大小。上升到0.2V時(shí)便以為負(fù)載電流抵達(dá)了極限值，于是中止第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V、8810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，完成了過(guò)電流保護(hù)。
電池在對(duì)負(fù)載正常放電過(guò)程中，放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí)，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓值U=I*RDS*2，RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗，控制IC上的“V-”腳對(duì)該電壓值停止檢測(cè)，若負(fù)載因某種緣由招致異常，使回路電流增大，當(dāng)回路電流大到使U》0.1V(該值由控制IC決議，不同的IC有不同的值)時(shí)，其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海筎2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(guò)電流維護(hù)作用。
發(fā)如今控制IC檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)作至發(fā)出關(guān)斷T2信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C2決議，通常為13毫秒左右，以防止因干擾而形成誤判別。在上述控制過(guò)程中可知，其過(guò)電流檢測(cè)值大小不只取決于控制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(shí)，對(duì)同樣的控制IC，其過(guò)電流維護(hù)值越小。
短路保護(hù)控制過(guò)程短路保護(hù)是過(guò)電流保護(hù)的一種極限方式，其控制過(guò)程及原理與過(guò)電流保護(hù)一樣，短路只是在相當(dāng)于在P-間加上一個(gè)阻值小的電阻(約為0Ω)使保護(hù)板的負(fù)載電流瞬時(shí)到達(dá)10A以上，維護(hù)板立刻停止過(guò)電流保護(hù)。
鋰離子電池以其優(yōu)秀的特性，被普遍應(yīng)用于： 手機(jī)、攝錄像機(jī)、筆記本電腦、無(wú)繩電話、電開(kāi)工具、遙控或電動(dòng)玩具、照相機(jī)等便攜式電子設(shè)備中。
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(shí)鋰離子由正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng)而嵌入石墨層中。放電時(shí)，鋰離子從石墨晶體內(nèi)負(fù)極外表脫離移向正極。所以，在該電池充放電過(guò)程中鋰總是以鋰離子形態(tài)呈現(xiàn)，而不是以金屬鋰的形態(tài)呈現(xiàn)。因此這種電池叫做鋰離子電池，簡(jiǎn)稱(chēng)鋰電池。
鋰電池具有：體積小、容量大、重量輕、無(wú)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(jià)錢(qián)較貴。鎳鎘電池因容量低，自放電嚴(yán)重，且對(duì)環(huán)境有污染，正逐漸被淘汰。鎳氫電池具有較高的性能價(jià)錢(qián)比，且不污染環(huán)境，但單體電壓只要1.2V，因此在運(yùn)用范圍上遭到限制。
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