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锂离子电池保护电路原理是怎样的

2022-04-12   点击量:294

锂离子电池也分为两种,一种是可充电的二次电池,我们称为锂离子电池,一般使用在我们以前的笔记本电脑,手机,PDA等价格比较高的产品中,另一种是不可充电的一次电池,我们也称为锂离子电池,一般使用在耗电量低的便携式电子产品中。


锂离子电池在正常使用时,电池内部的化学能和电能进行互相转化,但是假如我们过充、过放或者过流都会导致电池内部化学能出现副反应,之后在使用过程中会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能出现大量气体,使电池内部压力迅速增大后爆炸,就是为了防止这些问题发生,所以锂离子电池内部都设有一块保护线路。


我从网上下载了一个比较常见的锂离子电池保护线路,如下图所示:


这个保护线路是由两个MOS管V1、V2和一个控制IC外加一些阻容元器件共同构成,控制芯片负责检测电池电压与回路电流,并控制两个MOS的栅极、MOS管在电路中起到开关用途,分别控制着充电回路和放电回路的导通和关断,C3为延时电容,这个电路看着简单,但是却具有过充电保护、过放电保护、过电流保护及短路保护的功能。


在电池正常状态下,电路中N1的CO和DO都处于高电位,两个MOS管都处于导通状态,电池可以自由的进行充放电。


在电池处于过充过程中,假如充电器电路失去控制,在没有保护线路时,电池电压超过4.2后继续恒流充电,当电压超过4.3V时,电池的化学负反应会加剧,会导致电池损坏或出现安全问题。


但是在带有保护线路的锂离子电池中,当控制芯片检测到电池电压达到芯片内部设置的一个值时,CO脚会由高电位转换为零电压,V2就会从导通转为关断,从而切断充电回路,使充电器无法再对电池进行充电操作,起到了保护用途。而且由于V2自带二极管VD2的存在,所以电池可以通过二极管对外部负载进行放电。


为了防止芯片出现误判动作,所以在电池电压超过芯片设定的一个值后到关断MOS管之间有一个缓冲时间,这个时间是由C3决定的,依照标准,一般设定为1秒。


过放电操作重要是芯片检测到电池电压低于某一个设定值后,DO的电压由高电位转化为零电压,V1由导通转为截止,从而切断了放电的回路,电池无法对负载进行放电操作,但是V1自带二极管VD1,所以充电器可以通过这个二极管对电池进行充电操作。


过流保护依靠的是芯片上的V-脚对回路电流进行检测,假如电流大到设定值后,V1也会自动翻转截止。

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钜大特种电池工程研究院

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