Nguyên tắc làm việc của mạch cân bằng tế bào

Bảng bảo vệ pin lithium khác nhau theo vi mạch bảo vệ pin, điện áp và các thông số khác nhau. Hội đồng bảo vệ có hai thành phần cốt lõi: một IC bảo vệ, chính xác hơn để có được các thông số bảo vệ đáng tin cậy; khác là chuỗi MOSFET trong chính Nó hoạt động như một công tắc tốc độ cao trong mạch sạc và xả để thực hiện các hành động bảo vệ. Hãy giải thích với DW01 với ống NMOS kép 8205A.

Nguyên tắc mạch của thiết bị bảo vệ mạch cân bằng pin lithium được thể hiện trong hình trên. Nói chung, nó chủ yếu được thực hiện bằng cách kiểm soát bảo vệ pin ICDW01 và công tắc xả bên ngoài M1 và công tắc sạc M2. Ic điều khiển chịu trách nhiệm giám sát điện áp pin và dòng điện vòng lặp, và kiểm soát các cổng của hai MOSFET. MosfeTs hoạt động như thiết bị chuyển mạch trong mạch. Khi các thiết bị đầu cuối P+/P được kết nối với bộ sạc và pin được sạc bình thường, cả M1 và M2 đều ở chế độ dẫn điện. Trạng thái: Khi ic điều khiển phát hiện sạc bất thường, nó sẽ tắt M2 để chấm dứt sạc. Khi thiết bị đầu cuối P +/P được kết nối với tải và pin được xả bình thường, cả M1 và M2 đều được bật; khi ic điều khiển phát hiện sự phóng điện bất thường, M1 bị tắt để chấm dứt xả.

Mạch có chức năng bảo vệ quá tải, bảo vệ quá tải, bảo vệ quá dòng và bảo vệ ngắn mạch.

Nguyên tắc làm việc của mạch cân bằng pin được phân tích như sau:

1) Trạng thái bình thường

Ở trạng thái bình thường, các chân "CO" và "DO" của điện áp cao đầu ra DW01 trong mạch. Cả hai MOSFET đều ở trạng thái trên và pin có thể được sạc và xả tự do. Bởi vì sức đề kháng trên của MOSFET là nhỏ, thường ít hơn 30 milliohms, do đó, trên sức đề kháng của nó có ít ảnh hưởng đến hiệu suất của mạch.

Trong trạng thái này, mức tiêu thụ hiện tại của mạch bảo vệ là uA.

2) Bảo vệ quá tải

Phương pháp sạc cần thiết cho pin lithium-ion là điện áp dòng điện không đổi / không đổi. Trong giai đoạn đầu của sạc, nó là sạc dòng điện không đổi. Với quá trình sạc, điện áp sẽ tăng lên 4.2V (tùy thuộc vào vật liệu điện cực dương, một số pin yêu cầu giá trị điện áp không đổi là 4.1V), chuyển sang sạc điện áp không đổi cho đến khi dòng điện trở nên nhỏ hơn và nhỏ hơn. Khi pin được sạc, nếu mạch sạc mất kiểm soát, điện áp pin sẽ tiếp tục được sạc với dòng điện không đổi sau khi điện áp pin vượt quá 4.2V. Tại thời điểm này, điện áp pin sẽ tiếp tục tăng. Khi điện áp pin được sạc đến hơn 4.3V, hóa học của pin Phản ứng bên sẽ tăng cường, gây thiệt hại pin hoặc các vấn đề an toàn.

Trong pin có mạch bảo vệ, khi ic điều khiển (DWO1) phát hiện điện áp pin đạt 4.3V (giá trị này được xác định bởi vi mạch điều khiển, các IC khác nhau có giá trị khác nhau), pin "CO" của nó sẽ thay đổi từ điện áp cao sang điện áp Zero biến M2 từ bật tắt, do đó cắt đứt mạch sạc, làm cho bộ sạc không còn có thể sạc pin và đóng vai trò bảo vệ quá tải. Tại thời điểm này, do sự tồn tại của diode cơ thể VD2 của M2, pin có thể xả tải bên ngoài thông qua diode. Khi ic điều khiển phát hiện ra rằng điện áp pin vượt quá 4.05V và gửi tín hiệu để tắt M2, quá tải được phát hành, và M2 được bật để bắt đầu sạc.

3. Qua bảo vệ xả

Khi pin xả tải bên ngoài, điện áp của nó sẽ giảm dần theo quá trình xả. Khi điện áp pin giảm xuống 2.5V, công suất của nó đã được xả hoàn toàn. Tại thời điểm này, nếu pin tiếp tục xả tải, nó sẽ gây hư hỏng pin. Thiệt hại vĩnh viễn

Trong quá trình xả pin, khi IC điều khiển phát hiện điện áp pin thấp hơn 2.5V (giá trị này được xác định bởi IC điều khiển, các IC khác nhau có giá trị khác nhau), pin "DO" của nó sẽ thay đổi từ điện áp cao sang điện áp bằng không, làm cho M1 Nó quay từ bật tắt, cắt đứt mạch xả, để pin không còn có thể xả tải , đóng vai trò bảo vệ quá tải. Tại thời điểm này, do sự tồn tại của diode cơ thể VD1 của M1, bộ sạc có thể sạc pin thông qua diode này.

Vì điện áp pin không thể hạ xuống ở trạng thái bảo vệ quá tải, mức tiêu thụ hiện tại của mạch bảo vệ là cần thiết là cực kỳ nhỏ. Tại thời điểm này, IC điều khiển sẽ đi vào trạng thái tiêu thụ điện năng thấp và mức tiêu thụ điện năng của toàn bộ mạch bảo vệ sẽ nhỏ hơn 0,1uA.

4. Bảo vệ quá dòng

Khi pin xả tải bình thường, khi dòng phóng điện đi qua hai MOSFET được kết nối theo chuỗi, do điện trở trên của MOSFET, điện áp sẽ được tạo ra ở cả hai đầu của MOSFET. Giá trị điện áp U = I * RDS * 2, RDS là một điện trở dẫn mosfet duy nhất, pin "CS" trên IC điều khiển phát hiện giá trị điện áp. Nếu tải bất thường vì một số lý do, dòng điện vòng lặp sẽ tăng lên. Khi dòng điện vòng lặp đủ lớn để tạo ra U>0.15V (giá trị này được kiểm soát bởi IC quyết định rằng các IC khác nhau có các giá trị khác nhau), pin "DO" của nó sẽ thay đổi từ điện áp cao sang điện áp bằng không, chuyển M1 từ trên xuống, cắt đứt mạch xả và làm cho dòng điện trong mạch 0. Để bảo vệ quá dòng.

Trong quá trình kiểm soát ở trên, có thể thấy rằng giá trị phát hiện quá dòng không chỉ phụ thuộc vào giá trị điều khiển của vi mạch điều khiển, mà còn phụ thuộc vào sức đề kháng của MOSFET. Khi điện trở trên của MOSFET lớn hơn, việc bảo vệ quá dòng của cùng một ic điều khiển nhỏ hơn giá trị.

5. Bảo vệ ngắn mạch

Khi pin đang xả tải, nếu dòng điện vòng lặp quá lớn đến mức U>1V (giá trị này được xác định bởi IC điều khiển, các IC khác nhau có giá trị khác nhau), IC điều khiển sẽ đánh giá rằng tải bị ngắn mạch và chân "DO" của nó sẽ nhanh chóng Chuyển từ điện áp cao sang điện áp bằng không, M1 được bật tắt, do đó cắt mạch xả và đóng vai trò bảo vệ ngắn mạch. Thời gian trễ của bảo vệ ngắn mạch là cực kỳ ngắn, thường ít hơn 7 micro giây. Nguyên tắc làm việc của nó tương tự như bảo vệ hiện tại

Ghim CS của DW01 là pin phát hiện hiện tại. Khi đầu ra bị ngắn mạch, sự sụt giảm trên điện áp của mosfet điều khiển điện tích và xả tăng mạnh, và điện áp của chốt CS tăng lên nhanh chóng. Tín hiệu đầu ra DW01 làm cho mosfet điều khiển sạc và xả tắt nhanh chóng, do đó đạt được bảo vệ quá dòng hoặc ngắn mạch.