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鋰電池保護板工作原理和保護板的構成

來源:存能電氣  日期:2019-07-12 13:50  瀏覽量:

  鋰電池保護板工作原理和保護板的構成。鋰電池保護板可以有效地防止鋰電池過充,過放和內部電路發生短路,其次我們講到鋰電池保護板還有保護電池,避免電池過充的功能。當外接電源對電池持續快速地進行充電時,鋰電池保護板就會產生保護作用。這也正是鋰電池保護板對電池過充進行保護的原理。

鋰電池保護板.jpg

  鋰電池保護板工作原理

  1、過充保護及過充保護恢復

  當鋰電池被充電使電壓超過設定值VC(4.25-4.35V,具體過充保護電壓取決于IC)后,VD1翻轉使Cout變為低電平,T1截止,充電停止.當電池電壓回落至VCR(3.8-4.1V,具體過充保護恢復電壓取決于IC)時,Cout變為高電平,T1導通充電繼續,VCR必須小于VC一個定值,以防止頻繁跳變。

  2、過放保護及過放保護恢復

  當鋰電池電壓因放電而降低至設定值VD(2.3-2.5V,具體過充保護電壓取決于IC)時,VD2翻轉,以短時間延時后,使Dout變為低電平,T2截止,放電停止,當電池被置于充電時,內部或門被翻轉而使T2再次導通為下次放電作好準備。

  3、過流、短路保護

  當電路充放回路電流超過設定值或被短路時,短路檢測電路動作,使MOS管關斷,電流截止。

  由于鋰電池的化學特性,在正常使用過程中,其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應,但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該副反應加劇后,會嚴重影響電池的性能與使用壽命,并可能產生大量氣體,使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題,因此所有的鋰電池都需要一個保護電路,用于對電池的充、放電狀態進行有效監測,并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發生損害。

  鋰電池保護板的構成

  鋰電池之所以需要保護,是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保險器出現。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC協同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環境下時刻準確的監視電芯的電壓和充放回路的電流,即時控制電流回路的通斷;PTC在高溫環境下防止電池發生惡劣的損壞。

  保護板通常包括控制IC、MOS開關、電阻、電容及輔助器件NTC、ID存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關導通,使電芯與外電路溝通,而當鋰電芯電壓或回路電流超過規定值時,它立刻(數十毫秒)控制MOS開關關斷,保護電芯的安全。

  NTC意即負溫度系數,在環境溫度升高時,其阻值降低,使用電設備或充電設備及時反應、控制內部中斷而停止充放電。ID存儲器常為單線接口存儲器,ID是存儲電池種類、生產日期等信息。可起到產品的可追溯和應用的限制。

  鋰電池保護板根據使用IC,電壓等不同而電路及參數有所不同,保護板有兩個核心部件:一塊保護IC,它是由精確的比較器來獲得可靠的保護參數;另外是MOSFET串在主充放電回路中擔當高速開關,執行保護動作。

  當鋰電池過度放電時,鋰電池內部的內存物就會發生質的變化,這時候鋰電池保護板就能感知到這一點,從而快速地切斷放電電源,使得鋰電池不至于將電全部放出,從而保證鋰電池內部電流的穩定,避免了鋰電池過放的情況出現。

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