หลักการทำงานของวงจรสมดุลของเซลล์

แผงป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมแตกต่างกันไปตาม IC การป้องกันแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าและพารามิเตอร์อื่น ๆ บอร์ดป้องกันมีส่วนประกอบหลักสองส่วนคือ IC ป้องกันซึ่งมีความแม่นยำมากขึ้นเพื่อให้ได้พารามิเตอร์การป้องกันที่เชื่อถือได้ อีกสายหนึ่งคือสตริง MOSFET ในสายหลักทำหน้าที่เป็นสวิตช์ความเร็วสูงในวงจรประจุและคายประจุเพื่อดำเนินการป้องกัน ให้&# 39 อธิบายด้วย DW01 ด้วย dual NMOS tube 8205A

หลักการวงจรของอุปกรณ์ป้องกันวงจรสมดุลแบตเตอรี่ลิเธียมแสดงไว้ในรูปด้านบน โดยทั่วไปส่วนใหญ่จะรับรู้โดยการควบคุมการป้องกันแบตเตอรี่ ICDW01 และสวิตช์ปล่อยภายนอก M1 และสวิตช์ชาร์จ M2 IC ควบคุมมีหน้าที่ตรวจสอบแรงดันแบตเตอรี่และกระแสไฟลูปและควบคุมประตูของ MOSFET ทั้งสอง มอสเฟตทำหน้าที่เป็นสวิตช์ในวงจร เมื่อเชื่อมต่อขั้ว P {3}} / P- กับเครื่องชาร์จและชาร์จแบตเตอรี่ตามปกติ M1 และ M2 จะอยู่ในการนำไฟฟ้าทั้งคู่ สถานะ: เมื่อ IC ควบคุมตรวจพบการชาร์จที่ผิดปกติมันจะปิด M2 เพื่อยุติการชาร์จ เมื่อเชื่อมต่อขั้ว P {8}} / P- กับโหลดและแบตเตอรี่หมดตามปกติทั้ง M1 และ M2 จะเปิดอยู่ เมื่อ IC ควบคุมตรวจพบการคายประจุที่ผิดปกติ M1 จะถูกปิดเพื่อยุติการคายประจุ

วงจรมีหน้าที่ในการป้องกันการชาร์จไฟเกินการป้องกันการชาร์จไฟเกินการป้องกันกระแสเกินและการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร

หลักการทำงานของวงจรสมดุลแบตเตอรี่มีการวิเคราะห์ดังนี้:

1) สถานะปกติ

ในสถานะปกติ" CO" และ" DO" หมุดของ DW01 เอาท์พุทแรงดันไฟฟ้าสูงในวงจร MOSFET ทั้งสองอยู่ในสถานะเปิดและสามารถชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ได้อย่างอิสระ เนื่องจากความต้านทานต่อของ MOSFET มีขนาดเล็กโดยปกติจะน้อยกว่า 30 มิลลิโอห์มดังนั้นความต้านทานจึงมีผลเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพของวงจร

ในสถานะนี้การใช้กระแสไฟฟ้าของวงจรป้องกันคือ uA

2) การป้องกันการชาร์จไฟเกิน

วิธีการชาร์จที่จำเป็นสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือกระแสคงที่ / แรงดันไฟฟ้าคงที่ ในขั้นตอนแรกของการชาร์จเป็นการชาร์จกระแสคงที่ ในขั้นตอนการชาร์จแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเป็น 4.2V (ขึ้นอยู่กับวัสดุขั้วบวกแบตเตอรี่บางชนิดต้องการค่าแรงดันไฟฟ้าคงที่ 4.1V) เปลี่ยนเป็นการชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่จนกว่ากระแสไฟฟ้าจะน้อยลงและเล็กลง เมื่อกำลังชาร์จแบตเตอรี่หากวงจรเครื่องชาร์จสูญเสียการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะยังคงถูกชาร์จด้วยกระแสคงที่หลังจากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกิน 4.2V ในเวลานี้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะยังคงสูงขึ้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถูกชาร์จมากกว่า 4.3V ปฏิกิริยาด้านเคมีของแบตเตอรี่จะรุนแรงขึ้นทำให้แบตเตอรี่เสียหายหรือปัญหาด้านความปลอดภัย

ในแบตเตอรี่ที่มีวงจรป้องกันเมื่อ IC ควบคุม (DWO1) ตรวจพบว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถึง 4.3V (ค่านี้กำหนดโดย IC ควบคุม IC ที่แตกต่างกันจะมีค่าต่างกัน)" CO" พินจะเปลี่ยนจากแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นแรงดันไฟฟ้าศูนย์เปลี่ยน M2 จากเปิดเป็นปิดจึงตัดวงจรการชาร์จทำให้เครื่องชาร์จไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้อีกต่อไปและมีบทบาทป้องกันการชาร์จไฟเกิน ในขณะนี้เนื่องจากการมีอยู่ของไดโอดร่างกาย VD2 ของ M2 แบตเตอรี่จึงสามารถปล่อยโหลดภายนอกผ่านไดโอดได้ เมื่อ IC ควบคุมตรวจพบว่าแรงดันแบตเตอรี่เกิน 4.05V และส่งสัญญาณให้ปิด M2 การชาร์จไฟเกินจะถูกปล่อยออกและ M2 จะเปิดขึ้นเพื่อเริ่มการชาร์จ

3. ป้องกันการปลดปล่อย

เมื่อแบตเตอรี่หมดภาระภายนอกแรงดันไฟฟ้าจะค่อยๆลดลงตามกระบวนการคายประจุ เมื่อแรงดันแบตเตอรี่ลดลงเหลือ 2.5V ความจุของแบตเตอรี่จะหมดลง ในเวลานี้หากแบตเตอรี่ยังคงปล่อยโหลดอย่างต่อเนื่องจะทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ ความเสียหายถาวร

ในกระบวนการคายประจุแบตเตอรี่เมื่อ IC ควบคุมตรวจพบว่าแรงดันแบตเตอรี่ต่ำกว่า 2.5V (ค่านี้กำหนดโดย IC ควบคุม IC ที่แตกต่างกันจะมีค่าต่างกัน)" DO" พินจะเปลี่ยนจากแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ทำให้ M1 มันเปลี่ยนจากเปิดเป็นปิดซึ่งจะตัดวงจรการปล่อยออกเพื่อให้แบตเตอรี่ไม่สามารถปล่อยโหลดได้อีกต่อไปซึ่งมีบทบาทในการป้องกันการคายประจุมากเกินไป ในขณะนี้เนื่องจากการมีอยู่ของไดโอดร่างกาย VD1 ของ M1 เครื่องชาร์จสามารถชาร์จแบตเตอรี่ผ่านไดโอดนี้ได้

เนื่องจากไม่สามารถลดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในสถานะการป้องกันการชาร์จไฟเกินกำลังการใช้กระแสไฟฟ้าของวงจรป้องกันจึงจำเป็นต้องมีขนาดเล็กมาก ในเวลานี้ IC ควบคุมจะเข้าสู่สถานะการใช้พลังงานต่ำและการใช้พลังงานของวงจรป้องกันทั้งหมดจะน้อยกว่า 0.1uA

4. การป้องกันกระแสเกิน

เมื่อแบตเตอรี่ปล่อยโหลดตามปกติเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน MOSFET สองตัวที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมเนื่องจากความต้านทานต่อของ MOSFET แรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นที่ปลายทั้งสองข้างของ MOSFET ค่าแรงดันไฟฟ้า U=I * RDS * 2, RDS เป็นความต้านทานการนำไฟฟ้า MOSFET เดียว," CS" พินบน IC ควบคุมตรวจจับค่าแรงดันไฟฟ้า หากโหลดผิดปกติด้วยเหตุผลบางประการกระแสวนจะเพิ่มขึ้น เมื่อกระแสลูปมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้ U> 0.15V (ค่านี้ถูกควบคุมโดย IC ตัดสินใจว่า IC ที่แตกต่างกันมีค่าต่างกัน) พิน“ DO” ของมันจะเปลี่ยนจากแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นแรงดันศูนย์เปลี่ยน M1 จากบนเป็น ปิดซึ่งจะตัดวงจรจำหน่ายและทำให้กระแสในวงจรเป็นศูนย์ เพื่อป้องกันกระแสเกิน

ในกระบวนการควบคุมข้างต้นจะเห็นได้ว่าค่าการตรวจจับกระแสเกินไม่เพียงขึ้นอยู่กับค่าควบคุมของ IC ควบคุมเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับค่าความต้านทานของ MOSFET ด้วย เมื่อความต้านทานต่อของ MOSFET มีขนาดใหญ่ขึ้นการป้องกันกระแสเกินของ IC ควบคุมเดียวกันยิ่งค่าน้อยลง

5. ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร

เมื่อแบตเตอรี่หมดภาระถ้ากระแสลูปมีขนาดใหญ่จน U> 1V (ค่านี้กำหนดโดย IC ควบคุม IC ที่แตกต่างกันมีค่าต่างกัน) IC ควบคุมจะตัดสินว่าโหลดนั้นลัดวงจร และ" DO" พินจะเปลี่ยนจากแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์อย่างรวดเร็ว M1 จะถูกเปิดจากเปิดเป็นปิดดังนั้นจึงตัดวงจรจำหน่ายและมีบทบาทในการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร เวลาหน่วงของการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรสั้นมากโดยปกติจะน้อยกว่า 7 ไมโครวินาที หลักการทำงานคล้ายกับการป้องกันกระแสเกิน

PIN CS ของ DW01 คือพินตรวจจับปัจจุบัน เมื่อเอาต์พุตมีการลัดวงจรแรงดันตกของการควบคุมประจุและการคายประจุ MOSFET จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและแรงดันไฟฟ้าของขา CS จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สัญญาณเอาต์พุต DW01 ทำให้การควบคุมการชาร์จและการคายประจุ MOSFET ปิดลงอย่างรวดเร็วจึงได้รับการป้องกันกระแสเกินหรือไฟฟ้าลัดวงจร