Ako ochranné dosky lítiových batérií zabezpečujú bezpečnosť a spoľahlivosť článkov?

Zelený ochranný dos pre lítiové batérie zabraňuje prebitiu, podbitiu a skratu batérie cez riadenie zapínania a vypínania MOS tranzistorov v obvode.

Šikovne využíva vlastnosti MOS na zabránenie preťaženia prúdom bez nutnosti pridávania ďalších zariadení.

Prvá úrovňa ochrany – „nepriestrelné vesty“ batériových článkov

Lítiové batérie obsahujú horľavé a výbušné materiály, ich chemické vlastnosti nie sú veľmi stabilné a môžu nastať problémy, ak je napätie alebo prúd príliš veľký alebo malý.

Každá bežná lítiová batéria má pri opustení továrne zabudovaný ochranný dos.

Funkcia tejto ochrannej dosky je veľmi obmedzená. Poskytuje len minimálnu ochranu.

Poskytuje najzákladnejšiu ochranu v prípade, že vstupné napätie je vyššie ako 4,4 V, napätie klesne pod 2,1 V alebo nastane skrat (príliš vysoký impulzný prúd).

Dos na ochranu nabíjania využíva najzákladnejšie komponenty, aby zabezpečil vysokú spoľahlivosť a citlivosť modulu.

• Podľa schémy riadiaca integrovaná obvod kontroluje stav batérie z liónu a ovláda zapnutie a vypnutie MOS tranzistora, čím riadi zapnutie a vypnutie nabíjacej siete.

• Poistka zabraňuje poruche riadiacej integrovanej obvodu a pri výskyte skratu s vysokým prúdom rýchlo odpojí nabíjaciu sieť.

Normálne nabíjanie

 Ochrana pred preťažením

Kontrolný vstup IC Pin5 detekuje prenapätie → vypne Q2 → nabíjacia sieť je vypnutá

• Podmienky obnovy

Externé nabíjacie napätie klesne

Bateriová bunka sa čiastočne vybije a napätie bunky klesne

 

Normálny výboj

Ochrana proti hlbokému vybíjaniu

Detekcia podpätia na napájacom napätí Vdd-Vss riadiaceho integrovaného obvodu → vypne Q1 → vybitový obvod je vypnutý

 

Ochrana proti skratu a nadprúdu

Poistka – odpojí sa pri vysokom prechodnom prúde. Toto zabraňuje poškodeniu riadiaceho integrovaného obvodu. Ide o čisto fyzickú ochranu a poslednú záruku.

Bežnou súčasnou praxou je použitie charakteristiky vnútorného odporu MOS na určenie nadprúdu.

Pred úvodom je potrebné objasniť

• Vnútorný odpor MOS tranzistora je približne 30 mΩ ω a celkový odpor dvoch MOS tranzistorov je 60 mΩ ω .

• Teória: Keď rezistorom prechádza prúd 10 mA a 1 A, rozdiel napätia na jeho koncoch je iný.

Riadiaci integrovaný obvod od

• Rozdiel napätia medzi dvoma koncami MOS Vds

• Vnútorný odpor MOS Rds

• Práh nastavený vo vnútri riadiaceho integrovaného obvodu je zvyčajne 0,1 V

Podľa Ohmovho zákona

I = Vds / Rds = 0,1 V / 0,06 ω ~ 2 A

Takto riadiaci integrovaný obvod detekuje napätie cez pin 2. Malý rozdiel napätia môže spustiť vopred nastavený práh výrobcu.

Prekročenie P2 prekročí napäťový práh → určuje preťaženie > 1 A → vypnutie MOS tranzistora → odpojenie obvodu.

určenie preťaženia bez pridania ďalších zariadení.