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锂离子电池保护详情介绍及工作原理

作者:博友电子 发布时间:2021-03-10 09:52:59点击:

锂电池具有高能量密度的优点。但是,它们需要小心处理。本文讨论了使用锂电池时的重要安全和保护注意事项,介绍了一些常见的电池保护IC,并简要概述了电池保护电路中重要组件的选择。

过充

锂电池可以安全地充电至每节电池4.1 V或4.2 V,但不能更高。过度充电会损坏电池并造成安全隐患,包括火灾危险。应使用电池保护电路来防止这种情况。

过度放电

锂电池放电至2.5 V / cell时,其电量完全耗尽。放电如此低的锂电池会对电池产生压力,并缩短电池寿命。良好的电池保护电路还将提供过放电保护。

放电太快

锂电池的放电不应太快。锂电池具有最大的放电电流额定值。如果负载电流过高,则电池保护电路会将电池从电路中取出。

电池保护电路如何工作

电池保护IC通常使用MOSFET将锂电池切入和切出电路。相同年龄和相同部件号的锂电池可以并联并共享一个保护电路。

图1是Texas Instruments BQ29700的典型应用示意图。它显示了一个BQ29700连接到两个标有CHG和DSG的MOSFET以及单元端子。如果电池端子上的电压太高,则CHG MOSFET将关闭。只要打开DSG,电池仍可以通过CHG的体二极管和DSG放电。如果电池放电太快或电池电压太低,则DSG将关闭,以防止进一步放电。只要CHG处于打开状态,该单元仍可以通过DSG的体二极管和CHG MOSFET进行充电。

电池保护IC可从许多制造商处获得。图2显示了精工S-8200A系列锂电池保护IC的应用示意图。精工拥有多个锂电池保护IC产品系列。图3显示了另一种锂电池保护IC DW01-P的应用示意图。注意,所有三个电路的应用原理图都非常相似。

 

德州仪器(TI)BQ29700D的典型应用原理图

图1:德州仪器(TI)BQ29700D的典型应用原理图

图片来源: 德州仪器

精工电子S-8200A系列电池保护IC的典型应用原理图

图2:精工电子S-8200A系列电池保护IC的典型应用原理图

图片来源: SII

DW01-P的典型应用示意图

图3:DW01-P的典型应用示意图

选择电池保护IC的注意事项

电池IC中的两个重要参数是过压阈值和欠压阈值。这些数字是极限电压电平。如果电池被过度充电或过度放电,IC会将电池从电路中切断。这些值通常设计在电池保护IC中。这些IC具有多种阈值组合,为工程师提供了多种选择。

过压保护阈值

如果将锂电池充电到4.2 V,则在每个充电周期中充电的电量更多。但是,如果将其充电到4.1V,则锂电池的使用寿命更长。选择过充电电压阈值时,设计工程师必须在每个电池的充电量和使用寿命之间取得平衡。

过放电保护阈值

过放电保护阈值也会影响容量/电荷和电池寿命。如果电池完全放电,则每次充电将具有更大的容量。但是,这会给电池带来压力,并会缩短电池的使用寿命。

MOSFET选择

电池保护电路的关键元件是用于将电池切换进出电路的MOSFET。应使用具有低RDS(ON)的MOSFET来实现高效率。使用低Vt的MOSFET,因为电池保护IC可能只有2–3 V来驱动栅极。

结论

在此博客中,我们介绍了锂电池保护和电池保护IC的基本考虑,研究了多家供应商提供的一些常见电池保护IC,并简要讨论了MOSFET的选择。

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