So reduzieren Sie die Lithiumbatterie 36V auf 12V

Die Spannung einer Lithiumbatterie wird erhalten, indem eine Reihe kleiner batterien in reihe geschaltet werden. Die Methode des Ruckelns ist also auch relativ einfach. Durch einfaches Entfernen der Spannung mit den richtigen Werkzeugen und Grundfunktionen kann ein Teil des Akkus entfernt werden.

Die Schutzfunktion der Lithiumbatterie wird normalerweise von der Schutzplatine und dem aktuellen Gerät wie dem PTC übernommen. Die Schutzplatine besteht aus elektronischen Schaltkreisen, und die Spannung des Batteriekerns und des Lade- und Entladekreises wird bei einer Umgebung von -40 ° C bis +85 ° C genau überwacht. Ein- und Ausschalten der Stromschleife rechtzeitig; PTC verhindert schwere Batterieschäden bei hohen Temperaturen.

Gewöhnliche Lithiumbatterie-Schutzplatinen enthalten normalerweise Steuer-ICs, MOS-Schalter, Widerstände, Kondensatoren und Zusatzgeräte FUSE, PTC, NTC, ID, Speicher usw. Der Steuer-IC steuert den MOS-Schalter, der unter allen normalen Bedingungen eingeschaltet werden soll, so dass die Zelle und der externe Stromkreis eingeschaltet werden. Wenn die Zellenspannung oder der Schleifenstrom einen vorgeschriebenen Wert überschreitet, steuert er sofort den MOS-Schalter zum Einschalten aus und schützt die Zelle.

Wenn die Schutzplatine normal ist, ist Vdd hoch, Vss, VM niedrig, DO und CO hoch. Wenn ein Parameter von Vdd, Vss und VM geändert wird, hat sich der DO- oder CO-Pegel geändert.

Prinzip der Lithiumbatterie-Schutzplatine

Der Grund, warum Lithiumbatterien (kostenpflichtig) geschützt werden müssen, wird durch ihre eigenen Eigenschaften bestimmt. Da das Material der Lithiumbatterie selbst nicht überladen, überentladen, überstrom, kurzgeschlossen und bei extrem hohen Temperaturen geladen und entladen werden kann, folgt die Lithiumbatterie-Lithiumbatteriebaugruppe immer einer exquisiten Schutzplatine und einer Stromsicherung.

Die Schutzfunktion der Lithiumbatterie wird normalerweise von der Schutzplatine und dem aktuellen Gerät wie dem PTC übernommen. Die Schutzplatine besteht aus elektronischen Schaltkreisen, und die Spannung des Batteriekerns und des Lade- und Entladekreises wird bei einer Umgebung von -40 ° C bis +85 ° C genau überwacht. Ein- und Ausschalten der Stromschleife rechtzeitig; PTC verhindert schwere Batterieschäden bei hohen Temperaturen.

Gewöhnliche Lithiumbatterie-Schutzplatinen enthalten normalerweise Steuer-ICs, MOS-Schalter, Widerstände, Kondensatoren und Zusatzgeräte FUSE, PTC, NTC, ID, Speicher usw. Der Steuer-IC steuert den MOS-Schalter, der unter allen normalen Bedingungen eingeschaltet werden soll, so dass die Zelle und der externe Stromkreis eingeschaltet werden. Wenn die Zellenspannung oder der Schleifenstrom einen vorgeschriebenen Wert überschreitet, steuert er sofort den MOS-Schalter zum Einschalten aus und schützt die Zelle.

Detaillierte Analyse des Prinzips der Lithiumbatterie-Schutzplatine

Wenn die Schutzplatine normal ist, ist Vdd hoch, Vss, VM niedrig, DO und CO hoch. Wenn ein Parameter von Vdd, Vss und VM geändert wird, hat sich der DO- oder CO-Pegel geändert.

1. Überladungserkennungsspannung: Im Normalzustand steigt Vdd allmählich auf die Spannung zwischen VDD und VSS an, wenn der CO-Anschluss von einem hohen auf einen niedrigen Pegel wechselt.

2. Überladungsfreigabespannung: Im Ladezustand nimmt Vdd allmählich auf die Spannung zwischen VDD und VSS ab, wenn der CO-Anschluss von einem niedrigen auf einen hohen Pegel wechselt.

3. Überentladungserkennungsspannung: Im Normalzustand nimmt Vdd allmählich auf die Spannung zwischen VDD und VSS ab, wenn der DO-Anschluss von einem hohen auf einen niedrigen Pegel wechselt.

4. Überentladungsfreigabespannung: Im Überentladungszustand steigt Vdd allmählich auf die Spannung zwischen VDD und VSS an, wenn der DO-Anschluss von einem niedrigen auf einen hohen Pegel wechselt.

5. Erkennungsspannung über Strom 1: Im Normalzustand steigt die VM allmählich von einem hohen auf einen niedrigen Pegel auf DO an.

6. Überstrom 2-Erkennungsspannung: Im Normalzustand steigt die VM von OV mit einer Geschwindigkeit von 1 ms oder mehr und 4 ms oder weniger auf die Spannung zwischen VM und VSS an, wenn der DO-Anschluss von einem hohen auf einen niedrigen Pegel wechselt .

7. Lastkurzschlusserkennungsspannung: Im Normalzustand steigt die VM mit einer Geschwindigkeit von 1 μS oder mehr und 50 μS oder weniger von OV auf die Spannung zwischen VM und VSS an, wenn der DO-Anschluss von einem hohen auf einen niedrigen Wert wechselt Niveau.

8. Ladungserkennungsspannung: Im Überentladungszustand fällt die VM allmählich auf OV ab und die VM-VSS-Spannung ändert sich von einem niedrigen zu einem hohen Pegel.

9. Stromaufnahme im Normalbetrieb: Im Normalzustand ist der durch die VDD-Klemme (IDD) fließende Strom die Stromaufnahme im Normalbetrieb.

10. Überentladungsstromverbrauch: Im Entladezustand ist der durch den VDD-Anschluss (IDD) fließende Strom der Überstromentladungsstromverbrauch.

Typische Lithiumbatterieschutzschaltung

Aufgrund der chemischen Eigenschaften von Lithiumbatterien wird während des normalen Gebrauchs die interne chemische Reaktion von elektrischer Energie und chemischer Energie gegenseitig umgewandelt, aber unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. Überladung, Überentladung und Überstrom, wird die interne Batterie verursacht. Es treten chemische Nebenreaktionen auf, die die Leistung und Lebensdauer der Batterie ernsthaft beeinträchtigen und eine große Menge Gas erzeugen können, wodurch der Innendruck der Batterie schnell ansteigt und explodiert, was zu Sicherheitsproblemen führt. Daher benötigen alle Lithiumbatterien einen Schutz. Die Schaltung wird verwendet, um den Lade- und Entladezustand der Batterie effektiv zu überwachen und die Lade- und Entladekreise unter bestimmten Bedingungen abzuschalten, um eine Beschädigung der Batterie zu verhindern.

Die folgende Abbildung zeigt ein typisches Schema einer Lithiumbatterieschutzschaltung.

Detaillierte Analyse des Prinzips der Lithiumbatterie-Schutzplatine

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, besteht die Schutzschleife aus zwei MOSFETs (V1, V2) und einem Steuer-IC (N1) sowie einigen RC-Komponenten. Der Steuer-IC ist für die Überwachung der Batteriespannung und des Schleifenstroms sowie für die Steuerung der Gates der beiden MOSFETs verantwortlich. Der MOSFET fungiert als Schalter in der Schaltung, um die Leitung und das Abschalten der Ladeschaltung bzw. der Entladeschaltung zu steuern, und C3 ist ein Zeitverzögerungskondensator. Mit Überladeschutz, Überentladungsschutz, Überstromschutz und Kurzschlussschutz funktioniert das Funktionsprinzip wie folgt:

1, Normalzustand

Im Normalzustand geben die "CO" - und "DO" -Pins von N1 Hochspannung in der Schaltung aus, beide MOSFETs befinden sich im Leitungszustand und die Batterie kann frei geladen und entladen werden. Da der Einschaltwiderstand des MOSFET klein ist, ist er normalerweise kleiner als 30 Milliohm, so dass sein Einschaltwiderstand wenig Einfluss auf die Leistung der Schaltung hat. Die Stromaufnahme der Schutzschaltung in diesem Zustand beträgt μA, üblicherweise weniger als 7μA.

2, Überladeschutz

Lithium-Ionen-Batterien benötigen einen konstanten Strom / eine konstante Spannung. In der Anfangsphase des Ladens werden sie mit einem konstanten Strom geladen. Während des Ladevorgangs steigt die Spannung auf 4,2 V (je nach Kathodenmaterial benötigen einige Batterien eine konstante Spannung von 4). 0,1 V) auf konstante Spannungsladung stellen, bis der Strom immer kleiner wird. Wenn der Akku geladen wird und der Ladekreis die Kontrolle verliert, überschreitet die Batteriespannung 4,2 V und lädt den Konstantstrom weiter. Zu diesem Zeitpunkt steigt die Batteriespannung weiter an. Wenn die Batteriespannung auf über 4,3 V aufgeladen wird, nehmen die chemischen Nebenreaktionen der Batterie zu und verursachen Batterieschäden oder Sicherheitsprobleme. Wenn in einer Batterie mit einer Schutzschaltung der Steuer-IC erkennt, dass die Batteriespannung 4,28 V erreicht (dieser Wert wird vom Steuer-IC bestimmt und verschiedene ICs haben unterschiedliche Werte), ändert sich sein "CO" -Pin von Hochspannung auf Nullspannung . Um V2 ein- und auszuschalten, wird der Ladekreis unterbrochen, so dass das Ladegerät den Akku nicht mehr aufladen kann, was als Überladeschutz dient. Zu diesem Zeitpunkt kann die Batterie aufgrund des Vorhandenseins der V2-Diode VD2 die externe Last über die Diode entladen. Es gibt eine Verzögerungszeit zwischen dem Erkennen, dass die Batteriespannung 4,28 V überschreitet, und dem Ausschalten des V2-Signals. Die Länge der Verzögerungszeit wird durch C3 bestimmt, das normalerweise auf etwa 1 Sekunde eingestellt ist, um Interferenzen zu vermeiden.

3, Kurzschlussschutz

Wenn sich die Batterie zur Last entlädt und der Schleifenstrom so groß ist, dass U> 0,9 V (dieser Wert wird vom Steuer-IC bestimmt und verschiedene ICs unterschiedliche Werte haben), bestimmt der Steuer-IC, dass die Last kurzgeschlossen ist. und sein "DO" -Pin Er wechselt schnell von Hochspannung zu Nullspannung und V1 wird von Ein auf Aus geschaltet, wodurch der Entladungskreis unterbrochen und der Kurzschluss geschützt wird. Der Kurzschlussschutz hat eine sehr kurze Verzögerungszeit, normalerweise weniger als 7 Mikrosekunden. Sein Arbeitsprinzip ähnelt dem Überstromschutz, außer dass die Beurteilungsmethode unterschiedlich ist und auch die Schutzverzögerungszeit unterschiedlich ist. Neben dem Steuer-IC gibt es eine wichtige Komponente in der Schaltung, nämlich den MOSFET, der als Schalter in der Schaltung fungiert. Da es direkt in Reihe zwischen der Batterie und der externen Last geschaltet ist, wirkt sich sein Einschaltwiderstand auf die Batterie aus. Wenn der ausgewählte MOSFET besser ist, ist sein Einschaltwiderstand gering, der Innenwiderstand des Batteriepacks ist gering, die Tragfähigkeit ist ebenfalls stark und die während der Entladung verbrauchte Leistung ist ebenfalls gering.

4, Überstromschutz

Aufgrund der chemischen Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien schreiben die Batteriehersteller vor, dass ihr Entladestrom 2 ° C nicht überschreiten darf (C = Batteriekapazität / Stunde). Wenn die Batterie die 2C-Stromentladung überschreitet, verursacht dies bleibende Schäden oder Sicherheitsprobleme. Während der normalen Entladung der Batterie wird der Entladestrom durch zwei MOSFETs in Reihe geleitet. Aufgrund des Einschaltwiderstands des MOSFET wird am MOSFET eine Spannung erzeugt. Der Spannungswert U = I * RDS * 2, RDS ist ein einzelner MOSFET-Einschaltwiderstand, der „V-“ -Pin am Steuer-IC erkennt den Spannungswert. Wenn die Last aus irgendeinem Grund abnormal ist, steigt der Schleifenstrom an, und wenn der Schleifenstrom so groß ist, dass U> 0,1 V (dieser Wert). Wenn der Steuer-IC feststellt, dass verschiedene ICs unterschiedliche Werte haben, ist der "DO" -Pin von einer Hochspannung in eine Nullspannung umgewandelt, wodurch V1 von Ein auf Aus geschaltet wird, wodurch die Entladungsschleife unterbrochen und der Strom in der Schleife auf Null gesetzt wird. Es wirkt als Überstromschutz. Es gibt auch eine Verzögerungszeit zwischen dem Erkennen eines Überstroms durch den Steuer-IC und dem Ausgeben des Abschaltsignals V1. Die Länge der Verzögerung wird durch C3 bestimmt, normalerweise ungefähr 13 Millisekunden, um eine durch Interferenz verursachte Fehleinschätzung zu vermeiden. Bei dem obigen Steuerprozess hängt der Überstromerfassungswert nicht nur vom Steuerwert des Steuer-IC ab, sondern auch vom Einschaltwiderstand des MOSFET. Je größer die MOSFET-Leitungsimpedanz ist, desto kleiner ist der Überstromschutzwert für denselben Steuer-IC.

5, Überentladungsschutz

Wenn die Batterie an die externe Last entladen wird, nimmt ihre Spannung mit dem Entladevorgang allmählich ab. Wenn die Batteriespannung auf 2,5 V abfällt, ist ihre Kapazität vollständig entladen. Wenn die Batterie zu diesem Zeitpunkt die Last weiter entlädt, wird die Batterie dauerhaft beschädigt. Wenn der Steuer-IC während der Batterieentladung feststellt, dass die Batteriespannung niedriger als 2,3 V ist (dieser Wert wird vom Steuer-IC bestimmt, verschiedene ICs haben unterschiedliche Werte), wird sein "DO" -Pin von Hochspannung in Nullspannung umgewandelt , so dass V1 von Ein auf Aus schaltet, wodurch der Entladekreis unterbrochen wird, so dass die Batterie die Last nicht mehr entladen kann und vor Überentladung schützt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Ladegerät aufgrund des Vorhandenseins der vom V1 bereitgestellten Körperdiode VD1 die Batterie über die Diode aufladen. Da die Batteriespannung im Überentladungsschutzzustand nicht mehr reduziert werden kann, muss der Stromverbrauch der Schutzschaltung extrem gering sein. Zu diesem Zeitpunkt tritt der Steuer-IC in einen Niedrigleistungszustand ein und die gesamte Schutzschaltung verbraucht weniger als 0,1 μA. Es gibt auch eine Verzögerungszeit zwischen dem Erkennen, dass die Batteriespannung niedriger als 2,3 V ist, und dem Signal, das den V1 ausschaltet. Die Länge der Verzögerungszeit wird durch C3 bestimmt, das normalerweise auf etwa 100 Millisekunden eingestellt ist, um durch Interferenzen verursachte Beurteilungsfehler zu vermeiden

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