分析鋰離子電池保護(hù)板的原理

鋰離子電池(可充電)因其特性要保護(hù)。因?yàn)殇囯x子電池本身材料的選擇

由于鋰離子電池在超高溫下不能過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路或過(guò)充、過(guò)放，所以鋰離子電池組件始終伴隨著一個(gè)精致的保護(hù)板和一個(gè)電流穩(wěn)定器。

鋰離子電池的保護(hù)功能一般由保護(hù)電路板與PTC等電流器件配合完成。該保護(hù)板由電子電路組成。在-40℃~+85℃的環(huán)境中，電池的電壓和充放電電路的電流可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，電流電路可以及時(shí)控制。PTC在高溫環(huán)境下使用，防止嚴(yán)重?fù)p壞電池。

普通的鋰離子電池保護(hù)板一般包含控制IC、MOS開(kāi)關(guān)、電阻、電容以及熔斷器、PTC、NTC、ID、存儲(chǔ)器等輔助器件。在控制IC的過(guò)程中，在所有正常情況下，控制MOS開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通，使電池與外部電路導(dǎo)通，當(dāng)電池電壓或電路電流超過(guò)正常值時(shí)，則立即控制MOS開(kāi)關(guān)的關(guān)斷，以保護(hù)電池的安全。

正常情況下的防護(hù)板，Vdd為高電平，Vss、VM為低電平，DO、CO為高電平，當(dāng)Vdd、Vss、VM任意參數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，DO或CO端子電平會(huì)發(fā)生變化。

鋰離子電池保護(hù)電路

由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用的過(guò)程中,其內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)陽(yáng)性反應(yīng)的電能和化學(xué)能到對(duì)方,但在一定條件下,如過(guò)度充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng),在反應(yīng)加重,將嚴(yán)重影響電池的功能和使用壽命,并且可能發(fā)生大量的氣體,使電池內(nèi)部壓力敏捷性在爆炸后新增，造成安全問(wèn)題，所以所有的鋰離子電池都要一個(gè)保護(hù)電路，用于對(duì)電池充放電情況進(jìn)行有效的監(jiān)控，在一定條件下，充放電電路被關(guān)閉，以防止對(duì)電池造成損害

下面是一個(gè)典型的鋰離子電池保護(hù)電路的原理圖。

<目標(biāo)=平等>電池保護(hù)板具體分析原則

如圖所示，保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET(V1,V2)和一個(gè)控制IC(N1)組成，其中有一些電阻電容元件。電池電壓和回路電流控制IC監(jiān)測(cè)和控制兩個(gè)MOSFET柵,MOSFET開(kāi)關(guān)在電路中的用途,分別控制充電電路和放電電路導(dǎo)通和關(guān)閉,C3推遲電容,該電路具有過(guò)度充電保護(hù)、放電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)功能,分析的工作原理如下:

1.正常情況下

在正常情況下，N1的CO和DO腳在電路中輸出高電壓，而MOSFET均處于導(dǎo)通狀態(tài)，電池可自由充放電。由于MOSFET的傳導(dǎo)阻抗非常小，一般小于30毫歐姆，其傳導(dǎo)電阻對(duì)電路的功能影響很小。在這種情況下，保護(hù)電路的消耗電流為A相，一般小于7barA。

2.充保護(hù)

鋰離子電池要的充電方式是恒流/恒壓。充電初期采用恒流充電，充電后電壓升至4.2v(根據(jù)正極材料，有的電池要4.1v的恒壓充電)，再由恒壓充電直至電流越來(lái)越小。在電池充電過(guò)程中，假如充電器電路失控，電池電壓將超過(guò)4.2v，并繼續(xù)以恒流充電。此時(shí)，電池電壓將繼續(xù)升高。當(dāng)電池充電電壓超過(guò)4.3v時(shí)，會(huì)加劇電池的化學(xué)副反應(yīng)，導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題。