Tấm bảo vệ pin Lithium giữ cho các tế bào an toàn và đáng tin cậy như thế nào?

Tấm bảo vệ PCB màu xanh cho pin lithium ngăn ngừa pin bị sạc quá mức, xả quá mức và ngắn mạch bằng cách điều khiển việc bật-tắt của MOS trong mạch.

Tận dụng thông minh đặc tính của MOS để ngăn dòng quá tải mà không cần thêm thiết bị phụ trợ.

Hàng rào bảo vệ đầu tiên - "áo giáp chống đạn" cho tế bào pin

Các chất bên trong pin lithium dễ cháy và dễ nổ, tính chất hóa học không ổn định, và sẽ phát sinh sự cố nếu điện áp hoặc dòng điện quá lớn hoặc quá nhỏ.

Mọi pin lithium tiêu chuẩn đều được trang bị tấm bảo vệ khi xuất xưởng

Chức năng của tấm bảo vệ này rất hạn chế. Nó chỉ cung cấp mức độ bảo vệ tối thiểu.

Cung cấp bảo vệ cơ bản nhất khi điện áp đầu vào cao hơn 4,4V, điện áp thấp hơn 2,1V, hoặc xảy ra hiện tượng ngắn mạch (dòng điện tức thời quá lớn).

Tấm bảo vệ sạc sử dụng các linh kiện cơ bản nhất để đảm bảo độ tin cậy cao và độ nhạy cao cho mô-đun.

• Theo sơ đồ nguyên lý, IC điều khiển giám sát trạng thái của pin lithium và điều khiển việc bật tắt ống MOS để kiểm soát việc bật tắt mạch sạc.

• Cầu chì ngăn chặn IC điều khiển bị hỏng và nhanh chóng ngắt mạch sạc nếu xảy ra hiện tượng ngắn mạch với dòng điện cao.

Sạc bình thường

 Bảo vệ quá nạp

Chân 5 của IC điều khiển phát hiện quá áp → tắt Q2 → mạch sạc bị ngắt

• Điều kiện khôi phục

Điện áp sạc bên ngoài giảm xuống

Pin được xả một phần và điện áp của pin giảm xuống

 

Xả bình thường

Bảo vệ quá mức xả

Điện áp Vdd-Vss của IC điều khiển phát hiện điện áp thấp → tắt Q1 → mạch xả bị ngắt

 

Bảo vệ quá dòng do ngắn mạch

Cầu chì - Sẽ ngắt khi có dòng điện quá lớn đột ngột. Mục đích là để ngăn IC điều khiển bị hỏng. Đây là bảo vệ hoàn toàn về mặt vật lý và là lớp bảo vệ cuối cùng.

Thực tế phổ biến hiện nay là sử dụng đặc tính điện trở nội tại của MOS để xác định quá dòng.

Trước khi giới thiệu, cần làm rõ

• Điện trở nội tại của ống MOS khoảng 30m ω , và tổng điện trở của hai ống MOS là 60m ω .

• Lý thuyết: Khi một điện trở có dòng 10mA và dòng 1A đi qua, hiệu điện thế giữa hai đầu sẽ khác nhau.

IC điều khiển bởi

• Hiệu điện thế giữa hai đầu MOS Vds

• Điện trở trong của MOS Rds

• Ngưỡng được thiết lập bên trong IC điều khiển thường là 0,1V

Theo định luật Ohm

I = Vds / Rds = 0,1V / 0,06 ω ~ 2A

Đây là cách IC điều khiển phát hiện điện áp thông qua chân Pin2. Một sự chênh lệch điện áp nhỏ cũng có thể kích hoạt ngưỡng đã được nhà sản xuất cài đặt trước.

Vượt quá P2 vượt ngưỡng điện áp → xác định dòng quá tải > 1A → tắt ống MOS → ngắt mạch.

xác định dòng quá tải mà không cần thêm thiết bị.