Як плати захисту літієвих акумуляторів забезпечують безпеку та надійність елементів?

Зелена друкована плата захисту для літійні батареї запобігає перезаряджанню, розряджанню та короткому замиканню акумулятора шляхом керування вмиканням/вимиканням MOS-транзистора в схемі.

Розумно використовує характеристики MOS-транзистора, щоб запобігти перевантаженню за струмом без додавання додаткових пристроїв.

Перший рівень захисту — «бронежилет» для елемента акумулятора

Літієві акумулятори містять горючі та вибухонебезпечні матеріали, їхні хімічні властивості не дуже стабільні, і виникають проблеми, якщо напруга або струм завеликі чи замалі.

Кожен стандартний літієвий акумулятор поставляється з платою захисту від заводу-виробника

Функціональність цієї захисної плати дуже обмежена. Вона забезпечує лише мінімальний захист.

Забезпечує найбазовіший захист у разі, коли вхідна напруга перевищує 4,4 В, напруга нижча за 2,1 В або виникає коротке замикання (надмірний тимчасовий струм).

Плата захисту від заряджання використовує найпростіші компоненти, щоб забезпечити високу надійність і чутливість модуля.

• Згідно з принциповою схемою, керуюча ІМС контролює стан літій-іонного акумулятора та керує вмиканням і вимиканням МОП-транзистора для управління вмиканням і вимиканням зарядного кола.

• Запобіжник перешкоджає виходу з ладу керуючої ІМС та швидко відключає зарядне коло у разі виникнення короткого замикання з великим струмом.

Нормальний заряд

 Захист від перезарядження

Вивід 5 керуючої ІМС виявляє перевищення напруги → вимикає Q2 → зарядне коло вимикається

• Умови відновлення

Зовнішня зарядна напруга знижується

Елемент акумулятора частково розряджається, і напруга на ньому знижується

 

Нормальний розряд

ЗАХИСТ ВІД ГЛИБОКОГО РОЗряду

Напруга між Vdd-Vss управляючого ІС виявляє пониження напруги → вимикає Q1 → ланцюг розряду відключається

 

Захист від надструму при короткому замиканні

Запобіжник — відключиться при наявності великого транзитного струму. Це потрібно для запобігання виходу з ладу управляючого ІС. Це чисто фізичний захист і останній гарант.

Загальноприйнятою практикою зараз є використання характеристик внутрішнього опору МОП-транзистора для визначення надструму.

Перш ніж переходити до огляду, необхідно з’ясувати

• Внутрішній опір МОП-транзистора становить близько 30 мОм о , а загальний опір двох МОП-транзисторів — 60 мОм о .

• Теорія: Коли через резистор проходить струм 10 мА і 1 А, різниця напруг на його кінцях буде різною.

Керуючий ІС від

• Різниця напруги між двома кінцями МОП-транзистора Vds

• Внутрішній опір МОП-транзистора Rds

• Поріг, встановлений всередині керуючого ІС, як правило, становить 0,1 В

Згідно із законом Ома

I = Vds / Rds = 0,1 В / 0,06 о ~ 2 А

Таким чином керуючий ІС виявляє напругу через контакт Pin2. Навіть незначна різниця напруги може спрацювати на поріг, передбачений виробником.

Перевищення P2 означає перевищення порогової напруги → визначення перевантаження за струмом > 1 А → вимкнення транзистора MOS → відключення ланцюга.

визначення перевантаження без додавання додаткових пристроїв.