Principio de trabajo del circuito de equilibrio celular

La placa de protección de la batería de litio es diferente según el IC de protección de la batería, voltaje y otros parámetros diferentes. La placa de protección tiene dos componentes principales: un CI de protección, que es más preciso para obtener parámetros de protección confiables; el otro es la cadena MOSFET en la principal Actúa como un interruptor de alta velocidad en el circuito de carga y descarga para realizar acciones de protección. Vamos a explicar con DW01 con tubo NMOS dual 8205A.

El principio de circuito del dispositivo de protección del circuito de equilibrio de la batería de litio se muestra en la figura anterior. En términos generales, se realiza principalmente por el control de protección de la batería ICDW01 y el interruptor de descarga externo M1 y el interruptor de carga M2. El CI de control es responsable de monitorear el voltaje de la batería y la corriente de bucle, y controlar las puertas de los dos MOSFET. Los MOSFET actúan como interruptores en el circuito. Cuando los terminales P+/P- están conectados al cargador y la batería se carga normalmente, M1 y M2 están en conducción. Estado: Cuando el CI de control detecta una carga anormal, desactiva M2 para terminar la carga. Cuando el terminal P+/P- está conectado a la carga y la batería se descarga normalmente, tanto M1 como M2 se encienden; cuando el CI de control detecta la descarga anormal, el M1 se apaga para finalizar la descarga.

El circuito tiene las funciones de protección contra sobrecarga, protección contra sobrealimentaciones, protección contra sobrecorriente y protección contra cortocircuitos.

El principio de funcionamiento del circuito de equilibrio de la batería se analiza de la siguiente manera:

1) Estado normal

En el estado normal, los pines "CO" y "DO" del DW01 emiten alto voltaje en el circuito. Ambos MOSFET están en estado de encendido, y la batería se puede cargar y descargar libremente. Debido a que la resistencia del MOSFET es pequeña, por lo general menos de 30 miliohmios, por lo que su resistencia en-resistencia tiene poco efecto en el rendimiento del circuito.

En este estado, el consumo de corriente del circuito de protección es uA.

2) Protección contra sobrecarga

El método de carga requerido para las baterías de iones de litio es la corriente constante / voltaje constante. En la etapa inicial de carga, es la carga constante de corriente. Con el proceso de carga, el voltaje se elevará a 4.2V (dependiendo del material positivo del electrodo, algunas baterías requieren un valor de voltaje constante de 4.1V), cambiar a la carga de voltaje constante hasta que la corriente se hace cada vez más pequeña. Cuando se carga la batería, si el circuito del cargador pierde el control, el voltaje de la batería continuará cargado con corriente constante después de que el voltaje de la batería supere los 4.2V. En este momento, el voltaje de la batería seguirá aumentando. Cuando el voltaje de la batería se carga a más de 4.3V, la química de la batería Reacciones laterales se intensificará, causando daños en la batería o problemas de seguridad.

En una batería con un circuito de protección, cuando el IC de control (DWO1) detecta que el voltaje de la batería alcanza 4.3V (este valor está determinado por el CI de control, los diferentes CI tienen valores diferentes), su pin "CO" cambiará de alto voltaje a Voltaje Cero gira M2 de encendido a apagado, cortando así el circuito de carga, haciendo que el cargador ya no pueda cargar la batería y jugando un papel de protección de sobrecarga. En este momento, debido a la existencia del diodo del cuerpo VD2 del M2, la batería puede descargar la carga externa a través del diodo. Cuando el CI de control detecta que el voltaje de la batería supera los 4.05V y envía la señal para apagar el M2, se libera la sobrecarga y el M2 se enciende para iniciar la carga.

3. Sobre la protección contra descargas

Cuando la batería está descargando la carga externa, su voltaje disminuirá gradualmente con el proceso de descarga. Cuando el voltaje de la batería cae a 2.5V, su capacidad se ha descargado por completo. En este momento, si la batería continúa descargando la carga, causará daños en la batería. Daño permanente

En el proceso de descarga de la batería, cuando el CI de control detecta que el voltaje de la batería es inferior a 2.5V (este valor está determinado por el IC de control, los diferentes CI tienen valores diferentes), su pin "DO" cambiará de alto voltaje a voltaje cero, haciendo M1 Se apaga de encendido a apagado, lo que corta el circuito de descarga, de modo que la batería ya no puede descargar la carga , que desempeña un papel de protección contra la sobredescarga. En este momento, debido a la existencia del diodo del cuerpo VD1 de M1, el cargador puede cargar la batería a través de este diodo.

Dado que el voltaje de la batería no se puede reducir en el estado de protección de sobrealimentamiento, se requiere que el consumo de corriente del circuito de protección sea extremadamente pequeño. En este momento, el IC de control entrará en un estado de bajo consumo de energía, y el consumo de energía de todo el circuito de protección será inferior a 0.1uA.

4. Protección contra sobrecorriente

Cuando la batería descarga la carga normalmente, cuando la corriente de descarga pasa a través de los dos MOSFET conectados en serie, debido a la resistencia de los MOSFET, se generará una tensión en ambos extremos del MOSFET. El valor de voltaje U-I*RDS*2, RDS es una sola resistencia a la conducción MOSFET, el pin "CS" en el IC de control detecta el valor de voltaje. Si la carga es anormal por alguna razón, la corriente del bucle aumentará. Cuando la corriente de bucle es lo suficientemente grande como para hacer U>0.15V (este valor es controlado por IC decide que los diferentes CI tienen diferentes valores), su pin "DO" cambiará de alto voltaje a voltaje cero, girando M1 de encendido a apagado, lo que corta el circuito de descarga y hace que la corriente en el circuito cero. A la protección contra sobrecorriente.

En el proceso de control anterior, se puede ver que el valor de detección de sobrecorriente depende no sólo del valor de control del IC de control, sino también de la resistencia del MOSFET. Cuando la resistencia del MOSFET es mayor, la protección contra sobrecorriente del mismo IC de control Es menor el valor.

5. Protección contra cortocircuitos

Cuando la batería está descargando la carga, si la corriente de bucle es tan grande que U>1V (este valor está determinado por el IC de control, los diferentes CI tienen valores diferentes), el IC de control juzgará que la carga está cortocircuitada, y su pin "DO" rápidamente Girará de alta tensión a voltaje cero, M1 está encendido a apagado, cortando así el circuito de descarga y desempeñando el papel de protección contra cortocircuitos. El tiempo de retardo de la protección contra cortocircuitos es extremadamente corto, generalmente menos de 7 microsegundos. Su principio de funcionamiento es similar al sobre la protección actual

El pin CS de DW01 es el pin de detección actual. Cuando la salida está cortocircuitada, la caída de voltaje del MOSFET de control de carga y descarga aumenta bruscamente, y el voltaje del pin CS aumenta rápidamente. La señal de salida DW01 hace que el MOSFET de control de carga y descarga se apague rápidamente, logrando así protección contra sobrecorriente o cortocircuito.