鋰離子電池保護(hù)板工作原理以及鋰離子電池保護(hù)板的構(gòu)成2021-03-20 08:32
鋰離子電池保護(hù)板工作原理
1、過充保護(hù)及過充保護(hù)恢復(fù)
當(dāng)鋰離子電池被充電使電壓超過設(shè)定值VC(4.25-4.35V,具體過充保護(hù)電壓取決于IC)后,VD1翻轉(zhuǎn)使Cout變?yōu)榈碗娖剑琓1截止,充電停止.當(dāng)電池電壓回落至VCR(3.8-4.1V,具體過充保護(hù)恢復(fù)電壓取決于IC)時,Cout變?yōu)楦唠娖剑琓1導(dǎo)通充電繼續(xù),VCR必須小于VC一個定值,以防止頻繁跳變。
2、過放保護(hù)及過放保護(hù)恢復(fù)
當(dāng)鋰離子電池電壓因放電而降低至設(shè)定值VD(2.3-2.5V,具體過充保護(hù)電壓取決于IC)時,VD2翻轉(zhuǎn),以短時間延時后,使Dout變?yōu)榈碗娖剑琓2截止,放電停止,當(dāng)電池被置于充電時,內(nèi)部或門被翻轉(zhuǎn)而使T2再次導(dǎo)通為下次放電作好準(zhǔn)備。
3、過流、短路保護(hù)
當(dāng)電路充放回路電流超過設(shè)定值或被短路時,短路檢測電路動作,使MOS管關(guān)斷,電流截止。
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用過程中,其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng),但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命,并可能出現(xiàn)大量氣體,使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問題,因此所有的鋰離子電池都要一個保護(hù)電路,用于對電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測,并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對電池發(fā)生損害。
鋰離子電池保護(hù)板的構(gòu)成
鋰離子電池之所以要保護(hù),是由它本身特性決定的。由于鋰離子電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰離子電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險器出現(xiàn)。鋰離子電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC協(xié)同完成,保護(hù)板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,即時控制電流回路的通斷;PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。
保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開關(guān)、電阻、電容及輔助器件NTC、ID存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導(dǎo)通,使電芯與外電路溝通,而當(dāng)鋰電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時,它立刻(數(shù)十毫秒)控制MOS開關(guān)關(guān)斷,保護(hù)電芯的安全。
NTC意即負(fù)溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時,其阻值降低,使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID存儲器常為單線接口存儲器,ID是存儲電池種類、生產(chǎn)日期等信息??善鸬疆a(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。
鋰離子電池保護(hù)板根據(jù)使用IC,電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同,保護(hù)板有兩個核心部件:一塊保護(hù)IC,它是由精確的比較器來獲得可靠的保護(hù)參數(shù);另外是MOSFET串在主充放電回路中擔(dān)當(dāng)高速開關(guān),執(zhí)行保護(hù)動作。
1、過充保護(hù)及過充保護(hù)恢復(fù)
當(dāng)鋰離子電池被充電使電壓超過設(shè)定值VC(4.25-4.35V,具體過充保護(hù)電壓取決于IC)后,VD1翻轉(zhuǎn)使Cout變?yōu)榈碗娖剑琓1截止,充電停止.當(dāng)電池電壓回落至VCR(3.8-4.1V,具體過充保護(hù)恢復(fù)電壓取決于IC)時,Cout變?yōu)楦唠娖剑琓1導(dǎo)通充電繼續(xù),VCR必須小于VC一個定值,以防止頻繁跳變。
2、過放保護(hù)及過放保護(hù)恢復(fù)
當(dāng)鋰離子電池電壓因放電而降低至設(shè)定值VD(2.3-2.5V,具體過充保護(hù)電壓取決于IC)時,VD2翻轉(zhuǎn),以短時間延時后,使Dout變?yōu)榈碗娖剑琓2截止,放電停止,當(dāng)電池被置于充電時,內(nèi)部或門被翻轉(zhuǎn)而使T2再次導(dǎo)通為下次放電作好準(zhǔn)備。
3、過流、短路保護(hù)
當(dāng)電路充放回路電流超過設(shè)定值或被短路時,短路檢測電路動作,使MOS管關(guān)斷,電流截止。
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用過程中,其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng),但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命,并可能出現(xiàn)大量氣體,使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問題,因此所有的鋰離子電池都要一個保護(hù)電路,用于對電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測,并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對電池發(fā)生損害。
鋰離子電池之所以要保護(hù),是由它本身特性決定的。由于鋰離子電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰離子電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險器出現(xiàn)。鋰離子電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC協(xié)同完成,保護(hù)板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,即時控制電流回路的通斷;PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。
保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開關(guān)、電阻、電容及輔助器件NTC、ID存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導(dǎo)通,使電芯與外電路溝通,而當(dāng)鋰電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時,它立刻(數(shù)十毫秒)控制MOS開關(guān)關(guān)斷,保護(hù)電芯的安全。
NTC意即負(fù)溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時,其阻值降低,使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID存儲器常為單線接口存儲器,ID是存儲電池種類、生產(chǎn)日期等信息??善鸬疆a(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。
鋰離子電池保護(hù)板根據(jù)使用IC,電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同,保護(hù)板有兩個核心部件:一塊保護(hù)IC,它是由精確的比較器來獲得可靠的保護(hù)參數(shù);另外是MOSFET串在主充放電回路中擔(dān)當(dāng)高速開關(guān),執(zhí)行保護(hù)動作。
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