Principio di funzionamento del circuito di bilanciamento cellulare

La scheda di protezione della batteria al litio è diversa in base all'IC di protezione della batteria, alla tensione e ad altri parametri diversi. La scheda di protezione ha due componenti principali: un IC di protezione, che è più accurato per ottenere parametri di protezione affidabili; l'altra è la stringa MOSFET principale. Agisce come un interruttore ad alta velocità nel circuito di carica e scarica per eseguire azioni di protezione. Lascia che&spieghi con DW01 con doppio tubo NMOS 8205A.

Il principio del circuito del dispositivo di protezione del circuito di bilanciamento della batteria al litio è mostrato nella figura sopra. In generale, è principalmente realizzato dal controllo di protezione della batteria ICDW01 e l'interruttore di scarica esterno M1 e l'interruttore di carica M2. Il circuito integrato di controllo è responsabile del monitoraggio della tensione della batteria e della corrente del circuito e del controllo dei gate dei due MOSFET. I MOSFET agiscono come interruttori nel circuito. Quando i terminali P + / P- sono collegati al caricabatterie e la batteria viene caricata normalmente, M1 e M2 sono entrambi in conduzione. Stato: quando l'IC di controllo rileva una carica anomala, spegne M2 per terminare la carica. Quando il terminale P + / P- è collegato al carico e la batteria si scarica normalmente, sia M1 che M2 sono accesi; quando l'IC di controllo rileva la scarica anomala, M1 viene spento per terminare la scarica.

Il circuito ha le funzioni di protezione da sovraccarico, protezione da sovraccarico, protezione da sovracorrente e protezione da cortocircuito.

Il principio di funzionamento del circuito di bilanciamento della batteria viene analizzato come segue:

1) Stato normale

Nello stato normale," CO" e" DO" i pin del DW01 emettono alta tensione nel circuito. Entrambi i MOSFET sono nello stato acceso e la batteria può essere caricata e scaricata liberamente. Poiché la resistenza di accensione del MOSFET è piccola, solitamente inferiore a 30 milliohm, la sua resistenza di accensione ha scarso effetto sulle prestazioni del circuito.

In questo stato, l'assorbimento di corrente del circuito di protezione è uA.

2) Protezione da sovraccarico

Il metodo di ricarica richiesto per le batterie agli ioni di litio è corrente costante / tensione costante. Nella fase iniziale della carica, è una carica a corrente costante. Con il processo di ricarica, la tensione salirà a 4,2 V (a seconda del materiale dell'elettrodo positivo, alcune batterie richiedono un valore di tensione costante di 4,1 V), passare alla ricarica a tensione costante fino a quando la corrente diventa sempre più piccola. Quando la batteria è in carica, se il circuito del caricatore perde il controllo, la tensione della batteria continuerà a essere caricata con corrente costante dopo che la tensione della batteria supera 4,2V. A questo punto, la tensione della batteria continuerà a salire. Quando la tensione della batteria è caricata a più di 4,3 V, la chimica della batteria Le reazioni collaterali si intensificheranno, causando danni alla batteria o problemi di sicurezza.

In una batteria con un circuito di protezione, quando l'IC di controllo (DWO1) rileva che la tensione della batteria raggiunge 4,3V (questo valore è determinato dall'IC di controllo, diversi IC hanno valori diversi), il suo" CO" il pin cambierà da alta tensione a zero, spegnendo M2 da acceso a spento, interrompendo così il circuito di carica, rendendo il caricatore non più in grado di caricare la batteria e svolgendo un ruolo di protezione da sovraccarico. In questo momento, a causa dell'esistenza del diodo body VD2 di M2, la batteria può scaricare il carico esterno attraverso il diodo. Quando l'IC di controllo rileva che la tensione della batteria supera 4,05 V e invia il segnale per spegnere M2, il sovraccarico viene rilasciato e M2 viene acceso per avviare la ricarica.

3. Protezione da scarica eccessiva

Quando la batteria scarica il carico esterno, la sua tensione diminuirà gradualmente con il processo di scarica. Quando la tensione della batteria scende a 2,5 V, la sua capacità è stata completamente scaricata. A questo punto, se la batteria continua a scaricare il carico, causerà danni alla batteria. Danno permanente

Nel processo di scarica della batteria, quando l'IC di controllo rileva che la tensione della batteria è inferiore a 2,5 V (questo valore è determinato dall'IC di controllo, circuiti integrati diversi hanno valori diversi), il suo" DO" il pin cambierà da alta tensione a zero, rendendo M1 Si accende da acceso a spento, il che interrompe il circuito di scarica, in modo che la batteria non possa più scaricare il carico, che svolge un ruolo di protezione da sovraccarico. In questo momento, a causa dell'esistenza del diodo body VD1 di M1, il caricabatterie può caricare la batteria attraverso questo diodo.

Poiché la tensione della batteria non può essere abbassata nello stato di protezione da scarica eccessiva, il consumo di corrente del circuito di protezione deve essere estremamente ridotto. A questo punto, l'IC di controllo entrerà in uno stato di basso consumo energetico e il consumo energetico dell'intero circuito di protezione sarà inferiore a 0,1 µA.

4. Protezione da sovracorrente

Quando la batteria scarica il carico normalmente, quando la corrente di scarica passa attraverso i due MOSFET collegati in serie, a causa della resistenza di accensione dei MOSFET, verrà generata una tensione ad entrambe le estremità del MOSFET. Il valore di tensione U=I * RDS * 2, RDS è una singola resistenza di conduzione MOSFET, il" CS" pin sull'IC di controllo rileva il valore di tensione. Se il carico è anormale per qualche motivo, la corrente del loop aumenterà. Quando la corrente del loop è abbastanza grande da rendere U> 0,15 V (questo valore è controllato da IC decide che i diversi IC hanno valori diversi), il suo pin "DO" cambierà da alta tensione a zero off, che interrompe il circuito di scarica e rende la corrente nel circuito zero. Alla protezione da sovracorrente.

Nel processo di controllo sopra, si può vedere che il valore di rilevamento della sovracorrente dipende non solo dal valore di controllo dell'IC di controllo, ma anche dalla resistenza on del MOSFET. Quando la resistenza on del MOSFET è maggiore, la protezione da sovracorrente dello stesso IC di controllo Minore è il valore.

5. Protezione da cortocircuito

Quando la batteria sta scaricando il carico, se la corrente del circuito è così grande che U> 1V (questo valore è determinato dall'IC di controllo, IC diversi hanno valori diversi), l'IC di controllo giudicherà che il carico è in cortocircuito , e il suo" DO" pin passerà rapidamente da alta tensione a tensione zero, M1 viene acceso da acceso a spento, interrompendo così il circuito di scarica e svolgendo il ruolo di protezione da cortocircuito. Il tempo di ritardo della protezione da cortocircuito è estremamente breve, solitamente inferiore a 7 microsecondi. Il suo principio di funzionamento è simile alla protezione da sovracorrente

Il pin CS di DW01 è il pin di rilevamento corrente. Quando l'uscita è in cortocircuito, la caduta della tensione di accensione del MOSFET di controllo della carica e della scarica aumenta bruscamente e la tensione del pin CS aumenta rapidamente. Il segnale di uscita DW01 fa spegnere rapidamente il MOSFET di controllo di carica e scarica, ottenendo così una protezione da sovracorrente o da cortocircuito.