Was ist der Schaltplan der Lithiumbatterie-Schutzplatine?

Was ist der Schaltplan der Lithiumbatterie-Schutzplatine?

Die Lithiumbatterie-Schutzplatine besteht hauptsächlich aus einem Wartungs-IC (Überspannungswartung) und einer MOS-Röhre (Überstromwartung) und wird zum Schutz der Sicherheit von Lithiumbatteriezellen verwendet. Lithiumbatterien haben einen großen Entladestrom, einen geringen Innenwiderstand, eine lange Lebensdauer und keinen Rückrufeffekt. lithium-ionen-batterien dürfen während des Betriebs nicht überladen, überladen und kurzgeschlossen werden, da sie sonst Feuer oder Sprengungen verursachen. Wenn Sie wiederaufladbare Lithiumbatterien verwenden, verfügen diese über eine Wartungsplatine, um die Sicherheit der Batterie zu gewährleisten.

1, Spannungsschutzfähigkeit

Überladeschutzplatine: Die Schutzplatine muss in der Lage sein, zu verhindern, dass die Batteriespannung den voreingestellten Wert überschreitet. Wartung der Überentladung ist erforderlich: Die Schutzplatine muss in der Lage sein, zu verhindern, dass die Batteriespannung einen voreingestellten Wert erreicht.

2, aktuelle Fähigkeit

(Überstromschutzstrom, Kurzschlussschutz)

Als Sicherheitsschutzvorrichtung für Lithiumbatterien sollte die Schutzplatine zuverlässig in der normalen Betriebsstromskala des Geräts arbeiten und bei versehentlichem Kurzschluss oder Überstrom der Batterie schnell arbeiten können, damit der Batteriekern geschützt werden kann .

Schema der 3,7-V-Lithiumbatterieschutzplatine

3, auf Widerstand

Definition: Der Einschaltwiderstand des MOS-Transistors bei einem Ladestrom von 500 mA.

Aufgrund der hohen Betriebsfrequenz der Kommunikationsausrüstung erfordert die Datenübertragung eine niedrige Bitfehlerrate, und die ansteigenden und abfallenden Flanken der Impulsfolge sind steil, so dass die Stromausgangsfähigkeit und die Spannungsstabilität der Batterie hoch sein müssen und somit ist der MOS-Röhrenschalter der Schutzplatine eingeschaltet. Wenn der Widerstand klein ist, beträgt die Einzelzellenschutzkarte normalerweise "70 mΩ". Wenn sie zu groß ist, funktioniert das Kommunikationsgerät nicht richtig, z. B. wenn das Telefon während des Anrufs plötzlich die Verbindung trennt, das Telefon nicht angeschlossen ist, das Rauschen und demnächst.

4, Eigenverbrauchsstrom

Definition: Die IC-Betriebsspannung beträgt 3,6V. Im Leerlauf ist der durch den Schutz-IC fließende Betriebsstrom im Allgemeinen extrem klein.

Der Eigenverbrauchsstrom der Schutzplatine wirkt sich direkt auf die Standby-Zeit der Batterie aus, und der Eigenverbrauchsstrom der normalen Schutzplatine beträgt normalerweise weniger als 10 Mikroampere.

5, mechanische Funktion, Temperaturanpassungsfähigkeit, antistatische Fähigkeit

Es ist erforderlich, dass die Schutzbehörde die Sensation der nationalen Standardregeln und der Schlagprüfung besteht. Die Schutzplatine kann bei 40 bis 85 Grad sicher arbeiten und dem statischen berührungslosen ESD-Test von ± 15 kV standhalten.

Die Schutzfunktion der Lithiumbatterie wird normalerweise von der Schutzplatine und dem PTC übernommen. Die Schutzplatine besteht aus elektronischen Bauteilen. Es kann die Spannung des Batteriekerns und den Strom des Lade- und Entladekreises in einer Umgebung von -40 ° C bis +85 ° C genau überwachen und rechtzeitig steuern. Der Stromkreis wird ein- und ausgeschaltet; Die Hauptfunktion des PTC besteht darin, ihn in einer Umgebung mit hohen Temperaturen zu schützen, um zu verhindern, dass die Batterie brennt oder explodiert.

[Hinweis] PTC ist die Abkürzung für English PosiTIvetemperature Coefficient, was einen positiven Temperaturkoeffizientenwiderstand bedeutet (je höher die Temperatur, desto größer der Widerstand). Die Komponente kann vor Überstrom geschützt werden, dh um eine Hochtemperaturentladung der Batterie und ein unsicheres Laden und Entladen mit großem Strom zu verhindern. Die PTC-Vorrichtung besteht aus einem Polymermaterial aus Polymer, das nach einem strengen Verfahren hergestellt wird und aus einer Polymerbaumessigmatrix und darin verteilten leitenden Partikeln besteht. Unter normalen Bedingungen bilden die leitenden Partikel einen leitenden Pfad im Baumessig, und die Vorrichtung weist eine niedrige Impedanz auf; Wenn ein Überstromphänomen in der Schaltung auftritt, bewirkt die Wärme, die durch den großen Strom erzeugt wird, der durch den PTC fließt, dass sich das Volumen der Polymerbaumrebe ausdehnt. Die Verbindung zwischen den leitenden Partikeln wird unterbrochen, um den Stromkreis vor Überstrom zu schützen. Wenn der Fehler behoben ist, kann die Komponente automatisch in den Ausgangszustand zurückkehren, um den normalen Betrieb der Schaltung sicherzustellen.

Erstens die Lade- und Entladeanforderungen von Lithiumbatterien

1. Aufladen der Lithiumbatterie

Die maximale Ladeabschlussspannung einer Einzelzellen-Lithiumbatterie beträgt 4,2 V und kann nicht überladen werden. Andernfalls wird die Batterie aufgrund eines zu hohen Lithiumionenverlusts von der positiven Elektrode verschrottet. Beim Laden der Lithiumbatterie sollte ein spezielles Konstantstrom- und Konstantspannungsladegerät verwendet werden. Nach dem Laden mit konstantem Strom beträgt die Spannung an der Lithiumbatterie 4,2 V, dann wird sie in den Lademodus mit konstanter Spannung geschaltet. Wenn der Ladestrom mit konstanter Spannung auf 100 mA reduziert wird, sollte der Ladevorgang gestoppt werden.

Der Ladestrom (mA) kann das 0,1- bis 1,5-fache der Batteriekapazität betragen, beispielsweise eine 1350-mAh-Lithiumbatterie, und der Ladestrom kann zwischen 135 mA und 2025 mA gesteuert werden. Der normale Ladestrom kann so gewählt werden, dass er etwa das 0,5-fache der Batteriekapazität beträgt, und die Ladezeit beträgt etwa 2 bis 3 Stunden.

2. Entladung der Lithiumbatterie

Aufgrund der inneren Struktur der Lithiumbatterie können sich während der Entladung nicht alle Lithiumionen zur positiven Elektrode bewegen, und ein Teil der Lithiumionen muss an der negativen Elektrode zurückgehalten werden, um sicherzustellen, dass Lithiumionen während der nächsten problemlos in den Kanal eingeführt werden können Laden. Andernfalls wird die Akkulaufzeit verkürzt. Um sicherzustellen, dass einige Lithiumionen nach der Entladung in der Graphitschicht verbleiben, muss die Mindestspannung am Ende der Entladung streng begrenzt werden, dh die Lithiumbatterie kann nicht überentladen werden. Die Entladungsabschlussspannung einer Einzelzellen-Lithiumbatterie beträgt normalerweise 3,0 V, und das Minimum darf nicht unter 2,5 V liegen. Die Länge der Batterieentladung hängt von der Batteriekapazität und dem Entladestrom ab. Batterieentladungszeit (Stunden) = Batteriekapazität / Entladestrom, und der Lithiumbatterieentladestrom (mA) sollte das Dreifache der Batteriekapazität nicht überschreiten, zum Beispiel: 1000mAh Lithiumbatterie, der Entladestrom sollte streng innerhalb von 3A gesteuert werden, sonst wird er streng kontrolliert Der Akku ist beschädigt.

Zweitens die Zusammensetzung der Schutzschaltung

Die Schutzschaltung besteht normalerweise aus einem Steuer-IC, einer MOs-Schaltröhre, einer durchgebrannten Sicherung, einem Widerstand, einem Kondensator und anderen Komponenten, wie in Abbildung 2 dargestellt. Unter normalen Umständen steuert das Steuer-IC-Ausgangssignal die Drehung des MOs-Schalters, um die Zelle herzustellen und das Verhalten der externen Schaltung. Wenn die Zellenspannung oder der Schleifenstrom den angegebenen Wert überschreitet, wird der MOS-Transistor sofort ausgeschaltet, um die Zelle zu schützen. Sicherheit.

Der Steuer-IC verfügt über eine eingebaute hochpräzise Spannungserfassungsschaltung und eine mehrstufige Stromerfassungsschaltung. Unter diesen erkennt die Spannungserfassungsschaltung die Ladespannung, und sobald sie ihren eingestellten Schwellenwert (normalerweise 3,9 V bis 4,4 V) erreicht, tritt sie sofort in den Überladeschutzzustand ein; Die zweite besteht darin, die Entladespannung zu erfassen, sobald sie ihren eingestellten Schwellenwert erreicht hat. (normalerweise 2,0 V ~ 3,0 V) sofort in den Überentladungsschutzzustand wechseln.

In dieser Schaltung liegt die MOS-Schaltröhre meist in Form eines dünnen TSSOP-8- oder SOT23-6-Gehäuses vor, und ihr Aussehen ist in Fig. 3 gezeigt. Einige dieser MOS-Schaltröhren enthalten einen N-Kanal-Feldeffekttransistor, wie z wie der FDMC7680. Der 1. bis 3. Stift sind S-Pole, das 4. Bein ist G-Pol und der 5. bis 8. Fuß sind D-Pole. Die interne Struktur ist in Abbildung 4 dargestellt. Einige enthalten zwei N-Kanal-FETs, z. B. FDW9926A, 8205A usw. Die Pin-Funktion hängt mit der Gehäuseform zusammen, wie in Abbildung 5 dargestellt.

Zusätzlich sind NTC- und ID-Signalformungselemente in einigen Lithiumbatterieschutzschaltungen montiert. NTC ist die Abkürzung für English NegaTIvetemperature Coefficient, was negativen Temperaturkoeffizientenwiderstand bedeutet. Die Komponente spielt hauptsächlich die Rolle des Überhitzungsschutzes in der Schaltung, dh wenn die Temperatur der Batterie selbst oder ihrer Umgebung ansteigt, wird der Widerstandswert der NTC-Komponente gesenkt und das elektrische Gerät oder das Ladegerät daran gewöhnt rechtzeitig reagieren. Wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet, tritt das System ein. Geschützter Zustand, Laden und Entladen beenden. ID ist die Abkürzung für IdenTIficaTIon, was Identifikation bedeutet. Es gibt zwei Arten von Informationserkennungskomponenten: Speicher, häufig Beast Line Interface-Speicher, Speicherbatterietyp, Produktionsdatum usw. Zweitens: Identifikationswiderstand. Beide können verwendet werden, um das Produkt zu verfolgen und die Anwendung einzuschränken.

Drittens die Analyse des Funktionsprinzips der Schutzschaltung

Die normale Ausgangsspannung einer Einzelzellen-Lithiumbatterie beträgt ca. 3,7 V, die direkt als Stromquelle für Mobiltelefone, MP3 / MP4 und einige Tablets mit kleinem Bildschirm verwendet werden kann. Für Geräte, die höhere Spannungen erfordern, wie z. B. mobile DVD / EVD- oder Großbild-Tablets, können mehrzellige Lithiumbatterien in Reihe verwendet werden, um die erforderliche Spannung zu erhalten. Beispielsweise ist ein Tablet mit 11,1-V-Stromversorgung mit einem Akku ausgestattet. Drei in Reihe geschaltete Lithiumbatterien.

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