Jak desky ochrany lithiových baterií udržují články v bezpečí a spolehlivosti?

Zelený desky PCB pro ochranu baterie lithium baterie zabraňuje přebíjení, přetížení a zkratu řízením zapínání a vypínání MOS tranzistorů v obvodu.

Chytrá implementace vlastností MOS tranzistorů umožňuje ochranu proti nadproudu bez nutnosti přidávání dalších komponent.

První linie ochrany – „nárazník“ článku baterie

Lithiové baterie obsahují hořlavé a výbušné látky, jejich chemické vlastnosti nejsou příliš stabilní a mohou vzniknout problémy, pokud je napětí nebo proud příliš velký či malý.

Každá standardní lithiová baterie opouští továrnu s ochrannou deskou.

Funkce této ochranné desky je velmi omezená. Poskytuje pouze minimální ochranu.

Poskytuje nejzákladnější ochranu, když je vstupní napětí vyšší než 4,4 V, napětí klesne pod 2,1 V nebo dojde ke zkratu (nadlimitní přechodný proud).

Deska nabíjecí ochrany využívá nejjednodušší součástky, aby zajistila vysokou spolehlivost a citlivost modulu.

• Podle schématu řídicí integrovaný obvod sleduje stav lithiové baterie a ovládá zapínání a vypínání MOS tranzistoru, čímž řídí zapnutí a vypnutí nabíjecího obvodu.

• Pojistka zabraňuje poškození řídicího integrovaného obvodu a rychle odpojí nabíjecí obvod, pokud dojde ke zkratu s vysokým proudem.

Normální nabíjení

 Ochrana proti přebití

Pin 5 řídicího integrovaného obvodu detekuje přepětí → vypne Q2 → nabíjecí obvod je vypnut

• Podmínky pro obnovu

Externí nabíjecí napětí klesne

Článek baterie je částečně vybit a napětí článku klesne

 

Normální vybíjení

Ochrana před přepálením

Detekce podpětí mezi napájecím napětím Vdd a zemí Vss řídicí integrovaný obvod → vypne Q1 → obvod výboje je vypnut

 

Ochrana proti přetížení při zkratu

Pojistka – odpojí se při výskytu velkého přechodného proudu. To má za cíl zabránit poškození řídicího integrovaného obvodu. Jedná se o čistě fyzickou ochranu a poslední záruku.

Běžnou současnou praxí je použít vlastnosti vnitřního odporu MOS tranzistoru k určení přetížení proudem.

Před úvodem je nutné upřesnit

• Vnitřní odpor MOS tranzistoru je přibližně 30 mΩ ω a celkový odpor dvou MOS tranzistorů je 60 mΩ ω .

• Teorie: Když rezistorem prochází proud 10 mA a 1 A, je napěťový rozdíl na jeho koncích jiný.

Řídicí IC od

• Rozdíl napětí mezi oběma konci MOS Vds

• Vnitřní odpor MOS Rds

• Práh nastavený uvnitř řídicího IC je obvykle 0,1 V

Podle Ohmova zákona

I = Vds / Rds = 0,1 V / 0,06 ω ~ 2 A

Takto řídicí IC detekuje napětí prostřednictvím pinu 2. Malý rozdíl napětí může spustit výrobcem přednastavený práh.

Překročení P2 překračuje napěťový práh → určuje přetížení > 1 A → vypnutí tranzistoru MOS → odpojení obvodu.

určení přetížení bez přidávání dalších zařízení.