异形繁殖缸:锂电保护电路的作用是什么?

来源:百度文库 编辑:神马品牌网 时间:2024/04/28 22:24:36

        锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿 命高、高电压电池和自放电率低等优点,必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化。针对锂电池的过充、过度放电、过 电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池。此类保护电路与芯片都较为成熟,品种丰富,下面以常规电路说明一下保护电路工作机制:

1  正常状态

  在正常状态下电路中N1的“CO"与“DO"脚都输出高电压,两个MOSFET都处于导通状态,电池可以自由地进行充电和放电,由于MOSFET的导通阻抗很小,通常小于30毫欧,因此其导通电阻对电路的性能影响很小。 此状态下保护电路的消耗电流为μA级,通常小于7μA。

2  过充电保护

      当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“CO"脚将由高电压转变为零电压,使V2由导通转为关断,从而切断了充电回路,使充电器无法再对电池进行充电,起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在,电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。

  在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间,还有一段延时时间,该延时时间的长短由C3决定,通常设为1秒左右,以避免因干扰而造成误判断。

3  过放电保护

     在电池放电过程中,当控制IC检测到电池电压低于2.3V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“DO"脚将由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断了放电回路,使电池无法再对负载进行放电,起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在,充电器可以通过该二极管对电池进行充电。

  由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低,因此要求保护电路的消耗电流极小,此时控制IC会进入低功耗状态,整个保护电路耗电会小于0.1μA。

  在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间,也有一段延时时间,该延时时间的长短由C3决定,通常设为100毫秒左右,以避免因干扰而造成误判断。

4  过电流保护

       电池在对负载正常放电过程中,放电电流在经过串联的2个MOSFET时,由于MOSFET的导通阻抗,会在其两端产生一个电压,该电压值U=I*RDS*2, RDS为单个MOSFET导通阻抗,控制IC上的“V-"脚对该电压值进行检测,若负载因某种原因导致异常,使回路电流增大,当回路电流大到使U>0.1V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“DO"脚将由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断了放电回路,使回路中电流为零,起到过电流保护作用。

  在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间,也有一段延时时间,该延时时间的长短由C3决定,通常为13毫秒左右,以避免因干扰而造成误判断。

5  短路保护

      电池在对负载放电过程中,若回路电流大到使U>0.9V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,控制IC则判断为负载短路,其“DO"脚将迅速由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断放电回路,起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短,通常小于7微秒。其工作原理与过电流保护类似,只是判断方法不同,保护延时时间也不一样。

锂电池分为一次电池和二次电池两类,目前在手机里的备用电池因耗电小主要使用不可充电的一次锂电池,而在手机主电池因耗电量较大则使用可充电的二次电池,即锂离子电池。

与镍镉和镍氢电池相比,锂离子电池具备以下几个优点:

1、 电压高,单节锂离子电池的电压可达到3.6V,远高于镍镉和镍氢电池的1.2V电压。

2、 容量密度大,其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5倍。

3、 荷电保持能力强(即自放电小),在放置很长时间后其容量损失也很小。

4、 寿命长,正常使用其循环寿命可达到500次以上。

5、 没有记忆效应,在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。

由于锂离子电池的化学特性,在正常使用过程中,其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应,但在某些条件下,如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后,会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能产生大量气体,使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题,因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行有效监测,并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。

为了保护锂离子电池在电池板里设置了一个保护电路。
1.当电池的电压小于2.4伏特时。
2.当电池被充电至电4.2伏特电压时。
3.当电池被大电流放电或短路时。
保护电路都会断开电路来保护电池。