1 电路设计
1.1 电路概述
锂离子电池维护电路包括过度充电维护、过电流/ 短路维护和过放电维护等,该电路即是要确保这样的过度充电及放电状况时的安全,并防止特性劣化。它主要由集成维护电路IC、贴片电阻、贴片电容、场效应管(MOSFET) 、有的还有热敏电阻(NTC) 、识别电阻( ID) 、稳妥丝( FUSE) 等构成。其电路图如图1所示。
锂离子电池维护电路图
其间集成维护电路IC 用来检查维护电路当时的电压、电流、时间等参数以此来操控场效应管的开关状况;场效应管(MOSFET) 则根据维护IC 来操控回路中是不是有需开或关; 贴片电阻用作限流; 贴片电容作用为滤波、调理延迟时间;热敏电阻用来检查电池块内的环境温度; 稳妥丝防止流过电池的电流过大,堵截电流回路。
1.2 电路原理及参数断定
1.2.1 过度充电维护
当充电器对锂电池过度充电时,锂电池会因温度上升而致使内压上升,需中止当时充电的状况。此刻,集成维护电路IC 需检查电池电压,当抵达4.25V 时(假定电池过充电压临界点为4.25 V) 即激活过度充电维护,将功率MOS 由开转为堵截,进而截止充电。别的,为防止由于噪音所发生的过度充电而误判为过充维护,因而需求设定延迟时间,而且延迟时间不能短于噪音的持续时间以免误判。过充电维护延不时间tvdet1核算公式为:
t vdet1 = { C3 ×( Vdd - 0. 7) }/ (0. 48 ×10 - 6 ) (1)
式中: Vdd为维护N1 的过充电检查电压值。
简洁核算延不时间: t = C3/ 0. 01 ×77 (ms) (2)
如若C3 容值为0.22 F ,则延时值为:0. 22 /0. 01 ×77 = 1694 (ms)
1.2.2 过度放电维护
在过度放电的状况下,电解液因分化而致使电池特性劣化,并造成充电次数的下降。过度放电维护IC 原理:为了防止锂电池的过度放电状况,假定锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过度放电电压检查点(假定为2.3 V) 时将激活过度放电维护,使功率MOS FET 由开转变为堵截而截止放电,以防止电池过度放电表象发生,并将电池保持在低静态电流的待机模式,此刻的电流仅0.1μA 。当锂电池接上充电器,且此刻锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电维护功用方可免除。别的,考虑到脉冲放电的状况,过放电检查电路设有延迟时间以防止发生误动作。
1.2.3 过电流及短路电流维护
由于不明缘由(放电时或正负极遭金属物误触) 造成过电流或短路,为确保安全,有必要使其当即中止放电。过电流维护IC 原理为,当放电电流过大或短路状况发生时,维护IC 将激活过(短路) 电流维护,此刻过电流的检查是将功率MOSFET 的Rds (on) 当成感应阻抗用以监测其电压的下降景象,假如比所定的过电流检查电压还高则中止放电,运算公式为:
V_ = I ×Rds ( on) ×2 ( V_为过电流检查电压, I 为放电电流) (3)假定V_ = 0. 2V , Rds (on) = 25 mΩ,则维护电流的巨细为I = 4 A 。
相同,过电流检查也有必要设有延迟时间以防有突发电流流入时发生误动作。一般在过电流发生后,若能去掉过电流要素(例如立刻与负载脱离) ,将会康复其正常状况,能够再进行正常的充放电动作。
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