リチウム電池保護基板がセルを安全で信頼性高く保つ方法

緑色のPCB保護基板は、 リチウム電池 回路内のMOSのオン・オフ制御によって、バッテリーの過充電、過放電、および短絡を防ぎます。

MOSの特性を巧みに利用して、追加のデバイスを追加することなく過電流を防止します。

第一段階の保護 - バッテリーセルの「防弾チョッキ」

リチウム電池の内部材料は可燃性・爆発性があり、化学的性質がそれほど安定しておらず、電圧や電流が大きすぎたり小さすぎたりすると問題が生じます。

通常のリチウム電池は出荷時に必ず保護基板が付属しています。

この保護基板の機能は非常に限られています。最低限の保護しか提供しません。

入力電圧が4.4Vを超えた場合、電圧が2.1Vを下回った場合、または短絡（過大な過渡電流）が発生した場合に、最も基本的な保護を提供します。

充電保護基板は最も基本的な部品を使用しており、モジュールの高信頼性と高感度を確保しています。

• 回路図によると、制御ICはリチウム電池の状態を監視し、MOSトランジスタのオン・オフを制御することで充電回路のオン・オフを制御します。

• ヒューズは制御ICの故障を防ぎ、高電流の短絡が発生した場合に迅速に充電回路を遮断します。

通常充電

 過剰充電防止

制御ICのピン5が過電圧を検出 → q2をオフにする → 充電回路が停止する

• 復旧条件

外部充電電圧が低下

電池セルが部分的に放電され、電池セルの電圧が低下

 

通常放電

過剰放出防止

制御ICのVdd-Vss電圧がアンダーボルトを検出 → q1をオフにする → 放電回路がシャットダウンされる

 

短絡過電流保護

ヒューズ - 大きな過渡電流が発生した際に切断されます。これは制御ICの故障を防ぐためです。純粋に物理的な保護であり、最後の保証手段です。

現在一般的な方法は、MOSの内部抵抗特性を使用して過電流を判定することです。

導入前に明確にしておく必要がある

• MOSトランジスタの内部抵抗は約30mΩです ω 2つのMOSトランジスタの合計抵抗は60mΩです ω .

• 理論：抵抗体に10mAの電流と1Aの電流が流れるとき、両端間の電圧差は異なる。

制御ICによる

• MOSの両端間の電圧差 Vds

• MOS内部抵抗 Rds

• 制御IC内部で設定されたしきい値は一般的に0.1Vです

オームの法則によれば

I = Vds / Rds = 0.1V / 0.06 ω ~ 2A

このようにして制御ICはPin2を通じて電圧を検出します。わずかな電圧差でもメーカーが事前に設定したしきい値をトリガーできます。

P2を超えると電圧しきい値を超えます → 過電流を判定 > 1A → mOSトランジスタのシャットダウン → 回路を切断すること。

追加の装置を追加せずに過電流を判定する。