مبدأ عمل دائرة توازن الخلية

تختلف لوحة حماية بطارية الليثيوم وفقًا لدائرة حماية البطارية والجهد والمعلمات الأخرى المختلفة. تحتوي لوحة الحماية على مكونين أساسيين: دائرة حماية متكاملة ، وهي أكثر دقة للحصول على معايير حماية موثوقة ؛ والآخر هو سلسلة MOSFET الرئيسية وهي تعمل كمفتاح عالي السرعة في دائرة الشحن والتفريغ لأداء إجراءات الحماية. دع&# 39 ؛ تشرح مع DW01 مع أنبوب NMOS المزدوج 8205A.

يظهر مبدأ الدائرة لجهاز حماية دائرة توازن بطارية الليثيوم في الشكل أعلاه. بشكل عام ، يتم تحقيق ذلك بشكل أساسي من خلال التحكم في حماية البطارية ICDW01 ومفتاح التفريغ الخارجي M1 ومفتاح الشحن M2. IC التحكم مسؤول عن مراقبة جهد البطارية وتيار الحلقة ، والتحكم في بوابات MOSFETs. تعمل الدوائر MOSFET كمفاتيح في الدائرة. عند توصيل طرفي P + / P بالشاحن والبطارية مشحونة بشكل طبيعي ، يكون كل من M1 و M2 في وضع التوصيل. الحالة: عندما يكتشف IC للتحكم الشحن غير الطبيعي ، فإنه يغلق M2 لإنهاء الشحن. عندما يتم توصيل طرف P + / P بالحمل وتفريغ البطارية بشكل طبيعي ، يتم تشغيل كل من M1 و M2 ؛ عندما يكتشف IC التحكم التفريغ غير الطبيعي ، يتم إيقاف تشغيل M1 لإنهاء التفريغ.

تتميز الدائرة بوظائف الحماية من الشحن الزائد وحماية الشحن الزائد وحماية التيار الزائد وحماية ماس كهربائى.

يتم تحليل مبدأ عمل دائرة توازن البطارية على النحو التالي:

1) الحالة الطبيعية

في الحالة العادية ،"؛ CO"؛ و"؛ DO"؛ دبابيس الجهد العالي الناتج DW01 في الدائرة. كلا MOSFETs في حالة التشغيل ، ويمكن شحن البطارية وتفريغها بحرية. نظرًا لأن مقاومة MOSFET على المقاومة صغيرة ، وعادةً ما تكون أقل من 30 مللي أوم ، لذلك فإن مقاومتها للتشغيل لها تأثير ضئيل على أداء الدائرة.

في هذه الحالة ، يكون الاستهلاك الحالي لدائرة الحماية هو uA.

2) حماية فاحش

طريقة الشحن المطلوبة لبطاريات الليثيوم أيون هي تيار مستمر / جهد ثابت. في المرحلة الأولى من الشحن ، يكون الشحن الحالي ثابتًا. مع عملية الشحن ، سيرتفع الجهد إلى 4.2 فولت (اعتمادًا على مادة القطب الموجب ، تتطلب بعض البطاريات قيمة جهد ثابتة تبلغ 4.1 فولت) ، قم بالتبديل إلى شحن الجهد الثابت حتى يصبح التيار أصغر وأصغر. عندما يتم شحن البطارية ، إذا فقدت دائرة الشاحن التحكم ، سيستمر شحن جهد البطارية بتيار ثابت بعد أن يتجاوز جهد البطارية 4.2 فولت. في هذا الوقت ، سيستمر جهد البطارية في الارتفاع. عندما يتم شحن جهد البطارية لأكثر من 4.3 فولت ، ستشتد التفاعلات الكيميائية الجانبية للبطارية ، مما يتسبب في تلف البطارية أو مشكلات تتعلق بالسلامة.

في بطارية ذات دائرة حماية ، عندما يكتشف التحكم IC (DWO1) أن جهد البطارية يصل إلى 4.3 فولت (يتم تحديد هذه القيمة بواسطة IC للتحكم ، فإن الدوائر المتكاملة المختلفة لها قيم مختلفة) ،" ؛ CO" ؛ سيتغير الدبوس من الجهد العالي إلى الجهد الصفري يحول M2 من on إلى off ، وبالتالي قطع دائرة الشحن ، مما يجعل الشاحن غير قادر على شحن البطارية ولعب دور حماية الشحن الزائد. في هذا الوقت ، نظرًا لوجود الصمام الثنائي للجسم VD2 الخاص بـ M2 ، يمكن للبطارية تفريغ الحمل الخارجي من خلال الصمام الثنائي. عندما يكتشف IC التحكم أن جهد البطارية يتجاوز 4.05 فولت ويرسل إشارة لإيقاف تشغيل M2 ، يتم تحرير الشحن الزائد ، ويتم تشغيل M2 لبدء الشحن.

3. على مدى حماية التفريغ

عندما تقوم البطارية بتفريغ الحمل الخارجي ، سينخفض ​​جهدها تدريجياً مع عملية التفريغ. عندما ينخفض ​​جهد البطارية إلى 2.5 فولت ، تكون قدرتها فارغة تمامًا. في هذا الوقت ، إذا استمرت البطارية في تفريغ الحمولة ، فسوف تتسبب في تلف البطارية. ضرر دائم

في عملية تفريغ البطارية ، عندما يكتشف IC التحكم أن جهد البطارية أقل من 2.5V (يتم تحديد هذه القيمة بواسطة IC للتحكم ، فإن الدوائر المتكاملة المختلفة لها قيم مختلفة) ،" ؛ DO" ؛ سيتغير الدبوس من الجهد العالي إلى الجهد الصفري ، مما يجعل M1 يتحول من تشغيل إلى إيقاف ، مما يؤدي إلى قطع دائرة التفريغ ، بحيث لا تتمكن البطارية من تفريغ الحمل ، مما يؤدي إلى الحماية من التفريغ الزائد. في هذا الوقت ، نظرًا لوجود الصمام الثنائي للجسم VD1 من M1 ، يمكن للشاحن شحن البطارية من خلال هذا الصمام الثنائي.

نظرًا لأنه لا يمكن خفض جهد البطارية في حالة حماية الشحن الزائد ، فإن الاستهلاك الحالي لدائرة الحماية يجب أن يكون صغيرًا للغاية. في هذا الوقت ، سيدخل IC للتحكم في حالة استهلاك طاقة منخفض ، وسيكون استهلاك الطاقة لدائرة الحماية بأكملها أقل من 0.1uA.

4. حماية التيار الزائد

عندما تقوم البطارية بتفريغ الحمولة بشكل طبيعي ، عندما يمر تيار التفريغ من خلال اثنين من الدوائر المتكاملة MOSFET المتصلة في سلسلة ، نظرًا لمقاومة MOSFETs ، سيتم إنشاء جهد عند طرفي MOSFET. قيمة الجهد U=I * RDS * 2 ، RDS هي مقاومة توصيل MOSFET واحدة ،" ؛ CS" ؛ يكتشف دبوس على التحكم IC قيمة الجهد. إذا كان الحمل غير طبيعي لسبب ما ، سيزداد تيار الحلقة. عندما يكون تيار الحلقة كبيرًا بما يكفي لجعل U> ؛ 0.15 فولت (يتم التحكم في هذه القيمة بواسطة IC يقرر أن الدوائر المتكاملة المختلفة لها قيم مختلفة) ، سيتغير دبوس "DO" الخاص به من الجهد العالي إلى الجهد الصفري ، مما يؤدي إلى تحويل M1 من on إلى ، مما يؤدي إلى قطع دائرة التفريغ ويجعل التيار في الدائرة صفرًا. لزيادة الحماية الحالية.

في عملية التحكم المذكورة أعلاه ، يمكن ملاحظة أن قيمة الكشف عن التيار الزائد لا تعتمد فقط على قيمة التحكم في IC للتحكم ، ولكن أيضًا على مقاومة MOSFET. عندما تكون مقاومة MOSFET أكبر ، فإن حماية التيار الزائد لنفس التحكم IC كلما كانت القيمة أصغر.

5. حماية ماس كهربائى

عندما تقوم البطارية بتفريغ الحمولة ، إذا كان تيار الحلقة كبيرًا جدًا لدرجة أن U> ؛ 1 فولت (يتم تحديد هذه القيمة بواسطة IC للتحكم ، فإن الدوائر المتكاملة المختلفة لها قيم مختلفة) ، سيحكم IC التحكم على أن الحمل قصير الدائرة و"؛ DO"؛ سوف يتحول الدبوس بسرعة من الجهد العالي إلى الجهد الصفري ، ويتم تشغيل M1 من التشغيل إلى الإيقاف ، وبالتالي قطع دائرة التفريغ ولعب دور حماية ماس كهربائى. وقت التأخير للحماية من الماس الكهربائي قصير للغاية ، وعادة ما يكون أقل من 7 ميكروثانية. مبدأ عملها مشابه للحماية الحالية

دبوس CS الخاص بـ DW01 هو دبوس الكشف الحالي. عندما يكون الخرج قصير الدائرة ، فإن انخفاض الجهد في MOSFET للتحكم في الشحن والتفريغ يزداد بشكل حاد ، ويزداد جهد دبوس CS بسرعة. تعمل إشارة خرج DW01 على إيقاف تشغيل MOSFET للتحكم في الشحن والتفريغ بسرعة ، وبالتالي تحقيق حماية من التيار الزائد أو ماس كهربائى.