Jak płytki ochronne akumulatorów litowych zapewniają bezpieczeństwo i niezawodność ogniw?

Zielona płyta ochronna PCB dla akumulatory litowe zapobiega przeciążeniu, przedwczesnemu rozładowaniu i zwartemu obwodowi akumulatora poprzez kontrolowanie włączania/wyłączania tranzystorów MOS w obwodzie.

Sprytnie wykorzystuje cechy tranzystorów MOS, aby zapobiec przepływowi nadmiernego prądu bez konieczności dodawania dodatkowych urządzeń.

Pierwsza linia ochrony – „kamizelka kuloodporna” ogniwa akumulatora

Wypełnienia baterii litowych są łatwopalne i wybuchowe, ich właściwości chemiczne nie są zbyt stabilne, a przy zbyt dużym lub zbyt małym napięciu i prądzie mogą wystąpić problemy.

Każdy standardowy akumulator litowy jest wyposażony w płytę ochronną już od momentu produkcji

Funkcje tej płytki ochronnej są bardzo ograniczone. Zapewnia jedynie minimalną ochronę.

Zapewnia najbardziej podstawową ochronę, gdy napięcie wejściowe jest wyższe niż 4,4 V, napięcie spada poniżej 2,1 V lub występuje zwarcie (nadmierny prąd przejściowy).

Płytka zabezpieczenia ładowania wykorzystuje najbardziej podstawowe komponenty, gwarantując wysoką niezawodność i czułość modułu.

• Zgodnie ze schematem, układ sterujący IC monitoruje stan baterii litowej i kontroluje włączanie oraz wyłączanie tranzystora MOS, aby sterować obwodem ładowania.

• Bezpiecznik zapobiega uszkodzeniu układu sterującego IC i szybko rozłącza obwód ładowania w przypadku zwarcia przy wysokim natężeniu prądu.

Normalne ładowanie

 Ochrona przed przeladowaniem

Pin 5 układu sterującego IC wykrywa przepięcie → wyłącza Q2 → obwód ładowania jest wyłączony

• Warunki przywrócenia

Napięcie zewnętrznego ładowania spada

Ogniwo akumulatora jest częściowo rozładowane i napięcie ogniwa spada

 

Normalne rozładowanie

Ochrona przed nadmiernym rozładowaniem

Napięcie Vdd-Vss układu sterującego wykrywa niskie napięcie → wyłącza Q1 → obwód rozładowania jest wyłączony

 

Zabezpieczenie przed przeciążeniem przy zwarciu

Bezpiecznik - odłączy się w przypadku dużego prądu udarowego. Ma to na celu zapobieganie uszkodzeniu układu sterującego. Jest to czysta ochrona fizyczna i ostatnia gwarancja.

Obecnie powszechną praktyką jest wykorzystywanie charakterystyk oporu wewnętrznego MOS do określania przeciążenia prądowego.

Przed wprowadzeniem należy wyjaśnić

• Opór wewnętrzny tranzystora MOS wynosi około 30 mΩ ω , a całkowity opór dwóch tranzystorów MOS wynosi 60 mΩ ω .

• Teoria: Gdy przez rezystor płynie prąd 10 mA i 1 A, różnica napięć między końcami jest różna.

Układ sterowania IC przez

• Różnica napięcia między końcami MOS Vds

• Wewnętrzny opór MOS Rds

• Próg ustawiony wewnątrz układu sterowania IC wynosi zazwyczaj 0,1 V

Zgodnie z prawem Ohma

I = Vds / Rds = 0,1 V / 0,06 ω ~ 2 A

Tak układ sterowania IC wykrywa napięcie poprzez pin 2. Niewielka różnica napięć może uruchomić próg ustawiony przez producenta.

Przekroczenie P2 oznacza przekroczenie progu napięciowego → określenie przetężenia > 1 A → wyłączanie tranzystora MOS → rozłączanie obwodu.

określenie przepływu prądu zbyt dużego bez dodawania dodatkowych urządzeń.