鋰電的疑問???急啊!!
那為專也人士能提供一些鋰電的保護工作原理及出現的故障說明原因啊!!為什么電池的內阻不穩定啊忽高忽低的,能有什么好的解決辦法啊
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鋰電池分為一次電池和二次電池兩類,目前在部分耗電量較低的便攜式電子產品中主要使用不可充電的一次鋰電池,而在筆記本電腦、手機、PDA、數碼相機等耗電量較大的電子產品中則使用可充電的二次電池,即鋰離子電池.
與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個優點:
1、 電壓高,單節鋰離子電池的電壓可達到3.6V,遠高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.
2、 容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.
3、 荷電保持能力強(即自放電小),在放置很長時間后其容量損失也很小.
4、 壽命長,正常使用其循環壽命可達到500次以上.
5、 沒有記憶效應,在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.
由于鋰離子電池的化學特性,在正常使用過程中,其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應,但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該副反應加劇后,會嚴重影響電池的性能與使用壽命,并可能產生大量氣體,使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題,因此所有的鋰離子電池都需要一個保護電路,用于對電池的充、放電狀態進行有效監測,并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池 發生損害.
下圖為一個典型的鋰離子電池保護電路原理圖.
如上圖所示,該保護回路由兩個MOSFET(V1、V2)和一個控制IC(N1)外加一些阻容元件構成.控制IC負責監測電池電壓與回路電流,并控制兩個MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開關作用,分別控制著充電回路與放電回路的導通與關斷,C3為延時電容,該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能,其工作原理分析如下:
1、正常狀態
在正常狀態下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個MOSFET都處于導通狀態,電池可以自由地進行充電和放電,由于MOSFET的導通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導通電阻對電路的性能影響很小.
此狀態下保護電路的消耗電流為μA級,通常小于7μA.
2、過充電保護
鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過程,電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉為恒壓充電,直至電流越來越小.
電池在被充電過程中,如果充電器電路失去控制,會使電池電壓超過4.2V后繼續恒流充電,此時電池電壓仍會繼續上升,當電池電壓被充電至超過4.3V時,電池的化學副反應將加劇,會導致電池損壞或出現安全問題.
在帶有保護電路的電池中,當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V2由導通轉為關斷,從而切斷了充電回路,使充電器無法再對電池進行充電,起到過充電保護作用.而此時由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過該二極管對外部負載進行放電.
在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷V2信號之間,還有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
3、過放電保護
電池在對外部負載放電過程中,其電壓會隨著放電過程逐漸降低,當電池電壓降至2.5V時,其容量已被完全放光,此時如果讓電池繼續對負載放電,將造成電池的永久性損壞.
在電池放電過程中,當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使電池無法再對負載進行放電,起到過放電保護作用.而此時由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過該二極管對電池進行充電.
由于在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低,因此要求保護電路的消耗電流極小,此時控制IC會進入低功耗狀態,整個保護電路耗電會小于0.1μA. 在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
4、過電流保護
由于鋰離子電池的化學特性,電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2C(C=電池容量/小時),當電池超過2C電流放電時,將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題.
電池在對負載正常放電過程中,放電電流在經過串聯的2個MOSFET時,由于MOSFET的導通阻抗,會在其兩端產生一個電壓,該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個MOSFET導通阻抗,控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測,若負載因某種原因導致異常,使回路電流增大,當回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過電流保護作用.
在控制IC檢測到過電流發生至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
在上述控制過程中可知,其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導通阻抗,當MOSFET導通阻抗越大時,對同樣的控制IC,其過電流保護值越小.
5、短路保護
電池在對負載放電過程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,控制IC則判斷為負載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷放電回路,起到短路保護作用.短路保護的延時時間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過電流保護類似,只是判斷方法不同,保護延時時間也不一樣.
以上詳細闡述了單節鋰離子電池保護電路的工作原理,多節串聯鋰離子電池的保護原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實際的電池保護電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個優點:
1、 電壓高,單節鋰離子電池的電壓可達到3.6V,遠高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.
2、 容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.
3、 荷電保持能力強(即自放電小),在放置很長時間后其容量損失也很小.
4、 壽命長,正常使用其循環壽命可達到500次以上.
5、 沒有記憶效應,在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.
由于鋰離子電池的化學特性,在正常使用過程中,其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應,但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該副反應加劇后,會嚴重影響電池的性能與使用壽命,并可能產生大量氣體,使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題,因此所有的鋰離子電池都需要一個保護電路,用于對電池的充、放電狀態進行有效監測,并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池 發生損害.
下圖為一個典型的鋰離子電池保護電路原理圖.
如上圖所示,該保護回路由兩個MOSFET(V1、V2)和一個控制IC(N1)外加一些阻容元件構成.控制IC負責監測電池電壓與回路電流,并控制兩個MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開關作用,分別控制著充電回路與放電回路的導通與關斷,C3為延時電容,該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能,其工作原理分析如下:
1、正常狀態
在正常狀態下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個MOSFET都處于導通狀態,電池可以自由地進行充電和放電,由于MOSFET的導通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導通電阻對電路的性能影響很小.
此狀態下保護電路的消耗電流為μA級,通常小于7μA.
2、過充電保護
鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過程,電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉為恒壓充電,直至電流越來越小.
電池在被充電過程中,如果充電器電路失去控制,會使電池電壓超過4.2V后繼續恒流充電,此時電池電壓仍會繼續上升,當電池電壓被充電至超過4.3V時,電池的化學副反應將加劇,會導致電池損壞或出現安全問題.
在帶有保護電路的電池中,當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V2由導通轉為關斷,從而切斷了充電回路,使充電器無法再對電池進行充電,起到過充電保護作用.而此時由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過該二極管對外部負載進行放電.
在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷V2信號之間,還有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
3、過放電保護
電池在對外部負載放電過程中,其電壓會隨著放電過程逐漸降低,當電池電壓降至2.5V時,其容量已被完全放光,此時如果讓電池繼續對負載放電,將造成電池的永久性損壞.
在電池放電過程中,當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使電池無法再對負載進行放電,起到過放電保護作用.而此時由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過該二極管對電池進行充電.
由于在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低,因此要求保護電路的消耗電流極小,此時控制IC會進入低功耗狀態,整個保護電路耗電會小于0.1μA. 在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
4、過電流保護
由于鋰離子電池的化學特性,電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2C(C=電池容量/小時),當電池超過2C電流放電時,將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題.
電池在對負載正常放電過程中,放電電流在經過串聯的2個MOSFET時,由于MOSFET的導通阻抗,會在其兩端產生一個電壓,該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個MOSFET導通阻抗,控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測,若負載因某種原因導致異常,使回路電流增大,當回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過電流保護作用.
在控制IC檢測到過電流發生至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
在上述控制過程中可知,其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導通阻抗,當MOSFET導通阻抗越大時,對同樣的控制IC,其過電流保護值越小.
5、短路保護
電池在對負載放電過程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,控制IC則判斷為負載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷放電回路,起到短路保護作用.短路保護的延時時間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過電流保護類似,只是判斷方法不同,保護延時時間也不一樣.
以上詳細闡述了單節鋰離子電池保護電路的工作原理,多節串聯鋰離子電池的保護原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實際的電池保護電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
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@kendychen
鋰電池分為一次電池和二次電池兩類,目前在部分耗電量較低的便攜式電子產品中主要使用不可充電的一次鋰電池,而在筆記本電腦、手機、PDA、數碼相機等耗電量較大的電子產品中則使用可充電的二次電池,即鋰離子電池.與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個優點:1、電壓高,單節鋰離子電池的電壓可達到3.6V,遠高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.2、容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.3、荷電保持能力強(即自放電小),在放置很長時間后其容量損失也很小.4、壽命長,正常使用其循環壽命可達到500次以上.5、沒有記憶效應,在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.由于鋰離子電池的化學特性,在正常使用過程中,其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應,但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該副反應加劇后,會嚴重影響電池的性能與使用壽命,并可能產生大量氣體,使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題,因此所有的鋰離子電池都需要一個保護電路,用于對電池的充、放電狀態進行有效監測,并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發生損害.下圖為一個典型的鋰離子電池保護電路原理圖.如上圖所示,該保護回路由兩個MOSFET(V1、V2)和一個控制IC(N1)外加一些阻容元件構成.控制IC負責監測電池電壓與回路電流,并控制兩個MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開關作用,分別控制著充電回路與放電回路的導通與關斷,C3為延時電容,該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能,其工作原理分析如下:1、正常狀態在正常狀態下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個MOSFET都處于導通狀態,電池可以自由地進行充電和放電,由于MOSFET的導通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導通電阻對電路的性能影響很小.此狀態下保護電路的消耗電流為μA級,通常小于7μA.2、過充電保護鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過程,電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉為恒壓充電,直至電流越來越小.電池在被充電過程中,如果充電器電路失去控制,會使電池電壓超過4.2V后繼續恒流充電,此時電池電壓仍會繼續上升,當電池電壓被充電至超過4.3V時,電池的化學副反應將加劇,會導致電池損壞或出現安全問題.在帶有保護電路的電池中,當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V2由導通轉為關斷,從而切斷了充電回路,使充電器無法再對電池進行充電,起到過充電保護作用.而此時由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過該二極管對外部負載進行放電.在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷V2信號之間,還有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.3、過放電保護電池在對外部負載放電過程中,其電壓會隨著放電過程逐漸降低,當電池電壓降至2.5V時,其容量已被完全放光,此時如果讓電池繼續對負載放電,將造成電池的永久性損壞.在電池放電過程中,當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使電池無法再對負載進行放電,起到過放電保護作用.而此時由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過該二極管對電池進行充電.由于在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低,因此要求保護電路的消耗電流極小,此時控制IC會進入低功耗狀態,整個保護電路耗電會小于0.1μA.在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.4、過電流保護由于鋰離子電池的化學特性,電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2C(C=電池容量/小時),當電池超過2C電流放電時,將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題.電池在對負載正常放電過程中,放電電流在經過串聯的2個MOSFET時,由于MOSFET的導通阻抗,會在其兩端產生一個電壓,該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個MOSFET導通阻抗,控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測,若負載因某種原因導致異常,使回路電流增大,當回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過電流保護作用.在控制IC檢測到過電流發生至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.在上述控制過程中可知,其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導通阻抗,當MOSFET導通阻抗越大時,對同樣的控制IC,其過電流保護值越小.5、短路保護電池在對負載放電過程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,控制IC則判斷為負載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷放電回路,起到短路保護作用.短路保護的延時時間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過電流保護類似,只是判斷方法不同,保護延時時間也不一樣.以上詳細闡述了單節鋰離子電池保護電路的工作原理,多節串聯鋰離子電池的保護原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實際的電池保護電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
樓上能否把圖片加上,many thanks!
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@kendychen
鋰電池分為一次電池和二次電池兩類,目前在部分耗電量較低的便攜式電子產品中主要使用不可充電的一次鋰電池,而在筆記本電腦、手機、PDA、數碼相機等耗電量較大的電子產品中則使用可充電的二次電池,即鋰離子電池.與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個優點:1、電壓高,單節鋰離子電池的電壓可達到3.6V,遠高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.2、容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.3、荷電保持能力強(即自放電小),在放置很長時間后其容量損失也很小.4、壽命長,正常使用其循環壽命可達到500次以上.5、沒有記憶效應,在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.由于鋰離子電池的化學特性,在正常使用過程中,其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應,但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該副反應加劇后,會嚴重影響電池的性能與使用壽命,并可能產生大量氣體,使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題,因此所有的鋰離子電池都需要一個保護電路,用于對電池的充、放電狀態進行有效監測,并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發生損害.下圖為一個典型的鋰離子電池保護電路原理圖.如上圖所示,該保護回路由兩個MOSFET(V1、V2)和一個控制IC(N1)外加一些阻容元件構成.控制IC負責監測電池電壓與回路電流,并控制兩個MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開關作用,分別控制著充電回路與放電回路的導通與關斷,C3為延時電容,該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能,其工作原理分析如下:1、正常狀態在正常狀態下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個MOSFET都處于導通狀態,電池可以自由地進行充電和放電,由于MOSFET的導通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導通電阻對電路的性能影響很小.此狀態下保護電路的消耗電流為μA級,通常小于7μA.2、過充電保護鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過程,電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉為恒壓充電,直至電流越來越小.電池在被充電過程中,如果充電器電路失去控制,會使電池電壓超過4.2V后繼續恒流充電,此時電池電壓仍會繼續上升,當電池電壓被充電至超過4.3V時,電池的化學副反應將加劇,會導致電池損壞或出現安全問題.在帶有保護電路的電池中,當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V2由導通轉為關斷,從而切斷了充電回路,使充電器無法再對電池進行充電,起到過充電保護作用.而此時由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過該二極管對外部負載進行放電.在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷V2信號之間,還有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.3、過放電保護電池在對外部負載放電過程中,其電壓會隨著放電過程逐漸降低,當電池電壓降至2.5V時,其容量已被完全放光,此時如果讓電池繼續對負載放電,將造成電池的永久性損壞.在電池放電過程中,當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使電池無法再對負載進行放電,起到過放電保護作用.而此時由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過該二極管對電池進行充電.由于在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低,因此要求保護電路的消耗電流極小,此時控制IC會進入低功耗狀態,整個保護電路耗電會小于0.1μA.在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.4、過電流保護由于鋰離子電池的化學特性,電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2C(C=電池容量/小時),當電池超過2C電流放電時,將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題.電池在對負載正常放電過程中,放電電流在經過串聯的2個MOSFET時,由于MOSFET的導通阻抗,會在其兩端產生一個電壓,該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個MOSFET導通阻抗,控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測,若負載因某種原因導致異常,使回路電流增大,當回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過電流保護作用.在控制IC檢測到過電流發生至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.在上述控制過程中可知,其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導通阻抗,當MOSFET導通阻抗越大時,對同樣的控制IC,其過電流保護值越小.5、短路保護電池在對負載放電過程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,控制IC則判斷為負載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷放電回路,起到短路保護作用.短路保護的延時時間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過電流保護類似,只是判斷方法不同,保護延時時間也不一樣.以上詳細闡述了單節鋰離子電池保護電路的工作原理,多節串聯鋰離子電池的保護原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實際的電池保護電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
你的圖呢?
謝謝!!
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@kendychen
鋰電池分為一次電池和二次電池兩類,目前在部分耗電量較低的便攜式電子產品中主要使用不可充電的一次鋰電池,而在筆記本電腦、手機、PDA、數碼相機等耗電量較大的電子產品中則使用可充電的二次電池,即鋰離子電池.與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個優點:1、電壓高,單節鋰離子電池的電壓可達到3.6V,遠高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.2、容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.3、荷電保持能力強(即自放電小),在放置很長時間后其容量損失也很小.4、壽命長,正常使用其循環壽命可達到500次以上.5、沒有記憶效應,在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.由于鋰離子電池的化學特性,在正常使用過程中,其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應,但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該副反應加劇后,會嚴重影響電池的性能與使用壽命,并可能產生大量氣體,使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題,因此所有的鋰離子電池都需要一個保護電路,用于對電池的充、放電狀態進行有效監測,并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發生損害.下圖為一個典型的鋰離子電池保護電路原理圖.如上圖所示,該保護回路由兩個MOSFET(V1、V2)和一個控制IC(N1)外加一些阻容元件構成.控制IC負責監測電池電壓與回路電流,并控制兩個MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開關作用,分別控制著充電回路與放電回路的導通與關斷,C3為延時電容,該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能,其工作原理分析如下:1、正常狀態在正常狀態下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個MOSFET都處于導通狀態,電池可以自由地進行充電和放電,由于MOSFET的導通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導通電阻對電路的性能影響很小.此狀態下保護電路的消耗電流為μA級,通常小于7μA.2、過充電保護鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過程,電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉為恒壓充電,直至電流越來越小.電池在被充電過程中,如果充電器電路失去控制,會使電池電壓超過4.2V后繼續恒流充電,此時電池電壓仍會繼續上升,當電池電壓被充電至超過4.3V時,電池的化學副反應將加劇,會導致電池損壞或出現安全問題.在帶有保護電路的電池中,當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V2由導通轉為關斷,從而切斷了充電回路,使充電器無法再對電池進行充電,起到過充電保護作用.而此時由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過該二極管對外部負載進行放電.在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷V2信號之間,還有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.3、過放電保護電池在對外部負載放電過程中,其電壓會隨著放電過程逐漸降低,當電池電壓降至2.5V時,其容量已被完全放光,此時如果讓電池繼續對負載放電,將造成電池的永久性損壞.在電池放電過程中,當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使電池無法再對負載進行放電,起到過放電保護作用.而此時由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過該二極管對電池進行充電.由于在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低,因此要求保護電路的消耗電流極小,此時控制IC會進入低功耗狀態,整個保護電路耗電會小于0.1μA.在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常設為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.4、過電流保護由于鋰離子電池的化學特性,電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2C(C=電池容量/小時),當電池超過2C電流放電時,將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題.電池在對負載正常放電過程中,放電電流在經過串聯的2個MOSFET時,由于MOSFET的導通阻抗,會在其兩端產生一個電壓,該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個MOSFET導通阻抗,控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測,若負載因某種原因導致異常,使回路電流增大,當回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過電流保護作用.在控制IC檢測到過電流發生至發出關斷V1信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的長短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.在上述控制過程中可知,其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導通阻抗,當MOSFET導通阻抗越大時,對同樣的控制IC,其過電流保護值越小.5、短路保護電池在對負載放電過程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時,控制IC則判斷為負載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓,使V1由導通轉為關斷,從而切斷放電回路,起到短路保護作用.短路保護的延時時間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過電流保護類似,只是判斷方法不同,保護延時時間也不一樣.以上詳細闡述了單節鋰離子電池保護電路的工作原理,多節串聯鋰離子電池的保護原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實際的電池保護電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
我想看一下圖,能發給我嗎?我的郵箱:gh_suiyue@163.com 謝謝
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