3.7v锂电池保护板原理介绍
发布时间:2018-08-09 17:56:05
关键词:锂电池

  1.单节锂电池保护电路

  单节锂电池充放电保护电路的具体组成方案较多,但工作原理相差不大,下面以在手机中用得较多的一种电路为例进行分析,供参考。

  该电路的控制芯片为DW01(或312F),MOS开关管为8205A,如图6所示,B+、B-分别是接电芯的正、负极;P+、P-分别是保护板输出的正、负极;T为温度电阻(NTC)端口,一般需要与用电器的CPU配合才能进行保护控制。

  DWO1或312F是一款锂电池保护芯片,内置有高精确度的电压检测与时间延迟电路,主要参数如下:过充检测电压为3V,过充释放电压为4.05V;过放检测电压为2.5V,过放释放电压为3.0V;过流检测电压为5V,短路电流检测电压为1.0V;DW01允许电池输出的最大电流是3.3A。

  (1)正常工作

  该保护板的电路如图7所示,当电芯电压在2.5V~4.3V之间时,DW01的①、③脚均输出高电平(等于供电电压),②脚电压为0V。此时8205A内的两只N沟道场效应管Q1、Q2均处于导通状态,由于8205A的导通电阻很小,相当于D、S极间直通,此时电芯的负极与保护电路的P-端相当于直接连通,保护电路有电压输出,其电流回路如下:B+→P+→负载。P-→8205A的②、③脚→8205A的①脚→8205A的⑧脚→8205A的⑥、⑦脚→B-。

  【提示】在此电路中,8205A内部场效应管Q1、Q2可等效为两只开关,当Q1或Q2的G极电压大于1V时,开关管导通,D、S间内阻很小(数十毫欧姆),相当于开关闭合;当G极电压小于0.7V时,开关管截止,D、S极间的导通内阻很大(几兆欧姆),相当于开关断开。

  (2)过放电保护

  当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯两端的电压将慢慢降低,同时DW01内部将通过电阻R1实时监测电芯电压,当电芯电压下降到2.3V(通常称为过放保护电压)时,DWO1认为电芯已处于过放电状态,其①脚电压变为0,8205A内Q1截止,此时电芯的B-与-之间处于断开状态,即电芯的放电回路被切断,电芯将停止放电。

  进入过放电保护状态后,电芯电压会上升,若能上升到IC的门限电压(一般为3.1V,通常称为过放保护恢复电压),DW0的①脚恢复输出高电平,8205A内的Q1再次导通。

  (3)电池充电

  无论保护电路是否进入过放电状态,只要给保护电路的P+与P-端间加上充电电压,DW0经B一端检测到充电电压后,便立即从③脚输出高电平,8205A内的Q2导通,即电芯的B-保护电路的P-通,充电器对电芯充电,其电流回路如下:充电器正极→p+→B+→B-、8205A的⑥、⑦脚→8205A的⑧脚→8205A的①脚→8205A的②、③脚→P-→充电器负极。

  (4)过充电保护

  充电时,当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯两端的电压将逐渐升高,当电芯电压升高到4.4V(通常称为过充保护电压)时,DW01将判断电芯已处于过充电状态,便立即使③脚电压降为0V,8205A内的Q2因④脚为低电平而截止,此时电芯的B一极与保护电路的P-端之间处于断开状态并保持,即电芯的充电回路被切断,停止充电。

  当保护电路的P+与P-端接上放电负载后,虽然Q2截止,但其内部的二极管正方向与放电回路的电流方向相同,所以仍可对负载放电。当电芯两端电压低于4.3V(通常称为过充保护恢复电压)时,DW01将退出过充电保护状态,③脚重新输出高电平,Q2导通,即电芯的B-端与保护电路P-端又重新接上,电芯又能进行正常的充放电。

  (5)过流保护

  由于MOs开关管饱和导通时也存在内阻,所以有电流流过时MOs开关管的D、S极间就会产生压降,保护控制IC会实时检测MOs开关管D、S极的电压,当电压升到IC保护门限值(一般为0.15V,称为放电过流检测电压)时,其放电保护执行端马上输出低电平,放电控制MOs开关管关断,放电回路被断开。

  在图7中,DW01通过接在V-端和VSS端之间的电阻R2实时检测MOs开关管上的压降。当负载电流增大时,Q1或Q2上的压降也必然增大,当该压降达到0.2V时,DWO1便判断负载电流到达了极限值,于是其①脚电压降为0V,8205A内部的放电控制管Q1关闭,切断电芯的放电回路。实现过电流保护。

  (6)过温保护

  保护板上的T端口为过温保护端,与用电器的CPU相连。常见的过温保护电路较简单,就是在T端与P-端接一只NTC电阻(见图7中的R4),该电阻紧贴电芯安装。当用电器长时间处于大功率工作状态时(如手机长时间处于通话状态),电芯温度会上升,则NTC阻值会逐渐下降,用电器的CPU对NTC阻值进行检测,当阻值下降到CPU设定阈值时,CPU立即发出关机指令,让电池停止对其供电,只维持很小的待机电流,从而达到保护电池的目的。

  【提示】当保护板处于保护状态时,可以短接B-、P-端来激活保护板,这时控制芯片的充、放电保护执行端(OC、OD)均会输出高电平,让MOs开关管导通。


稿件来源: 电池中国网
相关阅读:
发布
验证码: