Wie entwerfe ich einen Leckstromtester für eine Lithiumbatterieschutzplatine basierend auf ICL7107?

In tragbaren Anwendungen besteht ein dringender Bedarf an Batterien mit hoher Kapazität, geringer Größe und geringem Gewicht. Gegenwärtig haben Lithiumbatterien Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien in Primär- und Sekundärbatterien ersetzt. Lithiumbatterien haben jedoch den Nachteil einer "schlechten Toleranz gegenüber Überladung und Überentladung". Daher müssen Lithiumbatterien mit einer Schutzplatine ausgestattet sein, um die Lithiumbatterie vor Überladung und Überentladung zu schützen. Die Schutzplatine wird von einer Lithiumbatterie gespeist. Der normale Leckstrom beträgt 2μA ~ 3μA. Wenn der Leckstrom der Schutzplatine 5 μA überschreitet, verkürzt sich die Batterielebensdauer und die Batterie wird in schweren Fällen beschädigt. Daher besteht ein dringender Bedarf an einem Tester, um den Leckstrom einer Lithiumbatterie-Schutzplatine zu erfassen.

Diese Studie verwendet die integrierte Schaltung ICL7107, um einen lithium-batterieschutzplatinen-Leckstrom-Schnelldetektor zu entwerfen.

1. Gefahrenanalyse von übermäßigem Leckstrom im Schutzkreis

1.1 Analyse der Schutzschaltung

Das schematische Diagramm der Lithiumbatterieschutzschaltung ist in Abbildung 1 dargestellt. In der Abbildung verwendet U1 den Lithiumbatterieschutzchip Ricoh R5421N151F und U2 die Metalloxid-Halbleiterröhre Sanyo FTD2017 (MOST). Wenn die Lithiumbatterie während des Betriebs ungewöhnliche Bedingungen wie Überladung, Überentladung, Überstrom, Kurzschluss usw. aufweist, unterbricht U2 als Schaltgerät den Stromkreis schnell, um die Sicherheit der Lithiumbatterie zu gewährleisten.

Abbildung 1 Schematische Darstellung der Lithiumbatterieschutzschaltung

1.2 Die Verbindung zur Erzeugung von Leckstrom

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass der von der Lithiumbatterieschutzschaltung erzeugte Leckstrom die folgenden drei Schritte umfasst: 1 vom Kondensator C1 erzeugter Leckstrom; interner Arbeitsstrom des 2R5421N151F-Chips; und Leckstrom, der durch die Metalloxid-Halbleiterröhre 3FTD2017 erzeugt wird.

Wenn der Kondensator C1 einen übermäßigen Leckstrom erzeugt oder der R5421N151F-Chip abnormal einen übermäßigen internen Betriebsstrom erzeugt oder der FTD2017-Transistor GS elektrostatisch ausfällt oder die Kupferfolie der Leiterplatte aufgrund der Nähe kurzgeschlossen wird, wird die Schutzschaltung erzeugt großer Leckstrom.

1.3. Gefahrenanalyse von übermäßigem Leckstrom

Wie aus Abbildung 1 ersichtlich, ist die Schutzplatte an beiden Enden der Batterie angebracht. Wenn der Leckstrom der Schutzplatine selbst zu groß ist, kann einerseits die Schutzplatine selbst das System nicht effektiv schützen. Andererseits wird die Lagerfähigkeit der Lithiumbatterie verkürzt und die Batterie kann in schweren Fällen beschädigt werden. Laut Statistik ist der Leckstrom der Schutzplatine zu groß und macht etwa 3 ‰ aus. Da der Leckstrom der Schutzplatine zu groß ist und eine große Verschleierung aufweist, dauert die Verwendung normalerweise 3 bis 6 Monate. Beispielsweise beträgt der Preis für eine Lithiumbatterie 20 Yuan / Block und die Leistung 10.000 Stück / Block. Tag. Der Verlust des Batterieherstellers von 600 Yuan pro Tag führt zu einer Rendite von 200.000 Yuan pro Jahr und wirkt sich negativ auf die Reputation aus.

2. Analyse des Leckstromprüfprinzips der Schutzplatine

2.1 Das Funktionsprinzip des Testers

Der Tester besteht aus einer Referenzschaltung, einer Testspannungsschaltung, einer Vergleichsschaltung, einer Digitalanzeige 312 / Mikroampere-Messgerät, einer Alarmschaltung usw., und sein schematisches Diagramm ist in Fig. 1 gezeigt.

Abbildung 2 Schematische Darstellung des Leckstromprüfgeräts der Schutzplatine

Referenzschaltung: R1, DW1 bilden eine schwimmende Hochstabilitäts-Spannungssignalquelle mit niedriger Temperatur von 2,5 V, die durch R2 und W1 geteilt wird, um eine Referenzspannung von etwa 5 mV zu erhalten. Die Referenzspannung wird an den invertierenden Eingang der Vergleichsschaltung LM358 angelegt.

Prüfspannungskreis: Dieser Tester ist für die Arbeitsspannung der Lithiumbatterie von 4,2 V ausgelegt. Nach der DW2-Spannungsregelung wird eine Spannung von 4,2 V erhalten, indem W2 als Schutzplatinen-Testspannung eingestellt wird.

Die Testplatinen-Testspannung wird über OUT +, OUT-Buchse und Testleitungen an die Enden der Schutzplatine angelegt, und der Leckstrom der Schutzplatine erzeugt einen Spannungsabfall durch den Widerstand R7:

UR7 = ILeak & TImes; R7 = XμA & TImes; (1 & TImes; 103) Ω = XmV (unter der Annahme, dass der Leckstrom xμA beträgt)

Der durch den Leckstrom am Widerstand R7 erzeugte Spannungsabfall wird gleichzeitig vom Widerstand R3 und vom Kondensator C4 gefiltert und an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des LM358 angelegt. Im Vergleich zum Referenzanschluss von 5 mV übersteigt der am R7 gebildete Spannungsabfall 5 mV, wenn der Leckstrom groß ist. Die Spannung des nicht invertierenden Eingangsanschlusses des LM358 überschreitet den invertierenden Eingangsanschluss, und das Potential des Ausgangsanschlusses wird hoch, wodurch der 9013 angesteuert wird, und der Summer wird angesteuert, um ein hörbares Alarmsignal zu erzeugen.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.