Principi de funcionament del circuit d'equilibri cel·lular

La placa de protecció de la bateria de liti és diferent segons el CI de protecció de la bateria, el voltatge i altres paràmetres diferents. La placa de protecció té dos components bàsics: un CI de protecció, que és més precís per obtenir paràmetres de protecció fiables; l'altra és la cadena MOSFET de la xarxa principal. Actua com a interruptor d'alta velocitat al circuit de càrrega i descàrrega per realitzar accions de protecció. Expliquem&# amb DW01 amb tub NMOS dual 8205A.

El principi del circuit del dispositiu de protecció del circuit d’equilibri de la bateria de liti es mostra a la figura anterior. En termes generals, es realitza principalment mitjançant el control de protecció de la bateria ICDW01 i l’interruptor de descàrrega extern M1 i l’interruptor de càrrega M2. El CI de control s’encarrega de controlar la tensió de la bateria i el corrent del bucle i controlar les portes dels dos MOSFET. Els MOSFET actuen com a commutadors al circuit. Quan els terminals P + / P- estan connectats al carregador i la bateria es carrega normalment, M1 i M2 estan en conducció. Estat: quan l’IC de control detecta una càrrega anormal, desactiva M2 per finalitzar la càrrega. Quan el terminal P + / P- està connectat a la càrrega i la bateria es descarrega normalment, s’activen tant M1 com M2; quan l'IC de control detecta la descàrrega anormal, l'M1 s'apaga per finalitzar la descàrrega.

El circuit té les funcions de protecció contra sobrecàrrega, protecció contra sobrecàrrega, protecció contra sobrecorrent i protecció contra curtcircuits.

El principi de funcionament del circuit d'equilibri de la bateria s'analitza de la següent manera:

1) Estat normal

En l'estat normal, el" CO" i" DO" pins de la sortida DW01 d'alta tensió al circuit. Tots dos MOSFET es troben en estat activat i la bateria es pot carregar i descarregar lliurement. Com que la resistència en funcionament del MOSFET és petita, generalment inferior a 30 mil·límetres, de manera que la seva resistència en actiu té poc efecte en el rendiment del circuit.

En aquest estat, el consum actual del circuit de protecció és uA.

2) Protecció contra sobrecàrregues

El mètode de càrrega necessari per a les bateries de ions de liti és el corrent constant / tensió constant. En la fase inicial de càrrega, es tracta de la càrrega de corrent constant. Amb el procés de càrrega, la tensió augmentarà a 4,2 V (depenent del material positiu de l’elèctrode, algunes bateries requereixen un valor de voltatge constant de 4,1 V), canvieu a la càrrega de tensió constant fins que el corrent sigui cada cop més petit. Quan la bateria s'està carregant, si el circuit del carregador perd el control, la tensió de la bateria es continuarà carregant amb corrent constant després que la tensió de la bateria superi els 4,2 V. En aquest moment, la tensió de la bateria continuarà augmentant. Quan la tensió de la bateria es carrega a més de 4,3 V, les reaccions laterals de la química de la bateria s’intensificaran, provocant danys a la bateria o problemes de seguretat.

En una bateria amb circuit de protecció, quan l’IC de control (DWO1) detecta que la tensió de la bateria arriba a 4,3 V (aquest valor el determina l’IC de control, els diferents IC tenen valors diferents), el seu" CO" el pin passarà d’alta tensió a zero, el voltatge M2 passa d’encès a apagat, tallant així el circuit de càrrega, fent que el carregador ja no pugui carregar la bateria i tingui un paper de protecció contra sobrecàrrega. En aquest moment, a causa de l'existència del díode corporal VD2 del M2, la bateria pot descarregar la càrrega externa a través del díode. Quan l’IC de control detecta que la tensió de la bateria supera els 4,05 V i envia el senyal per apagar l’M2, s’allibera la sobrecàrrega i l’M2 s’encén per començar a carregar-se.

3. Protecció contra sobrecàrregues

Quan la bateria descarrega la càrrega externa, la seva tensió disminuirà gradualment amb el procés de descàrrega. Quan la tensió de la bateria baixa a 2,5 V, la seva capacitat s’ha descarregat completament. En aquest moment, si la bateria continua descarregant la càrrega, causarà danys a la bateria. Danys permanents

En el procés de descàrrega de la bateria, quan el CI de control detecta que el voltatge de la bateria és inferior a 2,5 V (aquest valor el determina l’IC de control, diferents CI tenen valors diferents), el seu valor" DO" el pin passarà d’alta tensió a zero, fent que M1 Giri d’encès a apagat, cosa que talla el circuit de descàrrega, de manera que la bateria ja no pot descarregar la càrrega, que té un paper de protecció contra la sobrecàrrega. En aquest moment, a causa de l'existència del díode corporal VD1 de M1, el carregador pot carregar la bateria a través d'aquest díode.

Com que la tensió de la bateria no es pot reduir en estat de protecció contra sobrecàrrega, cal que el consum de corrent del circuit de protecció sigui extremadament petit. En aquest moment, l'IC de control entrarà en un estat de baix consum d'energia i el consum d'energia de tot el circuit de protecció serà inferior a 0,1uA.

4. Protecció contra sobrecorrent

Quan la bateria descarrega la càrrega normalment, quan el corrent de descàrrega passa pels dos MOSFET connectats en sèrie, a causa de la resistència de les MOSFET, es generarà una tensió als dos extrems del MOSFET. El valor de tensió U=I * RDS * 2, RDS és una única resistència de conducció MOSFET, el" CS" el pin del control IC detecta el valor de la tensió. Si per algun motiu la càrrega és anormal, el corrent del bucle augmentarà. Quan el corrent del bucle és prou gran com per fer U> 0,15 V (aquest valor el controla IC per decidir que els diferents circuits integrats tenen valors diferents), el seu pin "DO" canviarà de tensió alta a zero, convertint M1 de off, que talla el circuit de descàrrega i fa que el corrent del circuit sigui zero. Protecció contra sobrecorrent.

En el procés de control anterior, es pot veure que el valor de detecció de sobreintensitat no només depèn del valor de control de l'IC de control, sinó també de la resistència de la MOSFET. Quan la resistència en funcionament del MOSFET és més gran, la protecció contra sobrecorrent del mateix IC de control és menor.

5. Protecció contra curtcircuits

Quan la bateria descarrega la càrrega, si el corrent del bucle és tan gran que U> 1V (aquest valor el determina l’IC de control, els diferents IC tenen valors diferents), l’IC de control jutjarà que la càrrega està curtcircuitada , i el seu" DO" El pin passarà ràpidament d’alta tensió a zero, el M1 s’encén d’apagar, tallant així el circuit de descàrrega i fent el paper de protecció contra el curtcircuit. El temps de retard de la protecció contra el curtcircuit és extremadament curt, generalment inferior a 7 microsegons. El seu principi de funcionament és similar a la protecció contra sobrecorrent

El pin CS de DW01 és el pin de detecció actual. Quan la sortida està curtcircuitada, la caiguda de tensió del control de càrrega i descàrrega MOSFET augmenta bruscament i el voltatge del pin CS augmenta ràpidament. El senyal de sortida DW01 fa que el control de càrrega i descàrrega MOSFET s'apagui ràpidament, aconseguint així una protecció contra sobrecorrent o curtcircuit.