עקרון עבודה של מעגל איזון תאים

לוח ההגנה על סוללות ליתיום שונה בהתאם ל- IC להגנה על הסוללה, מתח ופרמטרים שונים אחרים. ללוח ההגנה יש שני מרכיבים מרכזיים: IC הגנה, שהוא מדויק יותר כדי לקבל פרמטרי הגנה אמינים; השני הוא מחרוזת MOSFET ב הראשי זה פועל כמו מתג במהירות גבוהה במעגל טעינה ושחרור כדי לבצע פעולות הגנה. בואו נסביר עם DW01 עם צינור NMOS כפול 8205A.

עקרון המעגל של התקן ההגנה על מאזן מעגל סוללת ליתיום מוצג בדמות לעיל. באופן כללי, הוא מתממש בעיקר על ידי בקרת הגנת הסוללה ICDW01 ומתג פריקה חיצוני M1 ומתג טעינה M2. IC הבקרה אחראי לניטור מתח הסוללה וזרם הלולאה, ולשליטה בשערים של שני MOSFET. MOSFETs לפעול כמו מתגים במעגל. כאשר מסופי P+/P מחוברים למטען והסוללה נטענת כרגיל, M1 ו- M2 נמצאים שניהם בהונומות. מצב: כאשר IC הפקד מזהה טעינה חריגה, הוא מכבה את M2 כדי לסיים את הטעינה. כאשר מסוף P+/P מחובר לטעינה והסוללה מופעלת כרגיל, הן M1 והן M2 מופעלים; כאשר IC הפקד מזהה את הפריקה החריגה, M1 כבוי כדי לסיים את הפריקה.

למעגל יש פונקציות של הגנה על יתר, הגנה על דיסאינט, הגנה מפני זרם-יתר והגנה על מעגלים קצרים.

עקרון העבודה של מעגל מאזן הסוללה מנותח באופן הבא:

1) מצב רגיל

במצב רגיל, סיכות "CO" ו- "DO" של מתח גבוה יציאה DW01 במעגל. שני MOSFETs נמצאים במצב על, ואת הסוללה ניתן לטעון ולשחרר בחופשיות. מכיוון שההתנגדות של MOSFET קטנה, בדרך כלל פחות מ-30 מיליון, כך שלהתנגדות שלה יש השפעה מועטה על ביצועי המעגל.

במצב זה, הצריכה הנוכחית של מעגל ההגנה היא כ"כ.

2) הגנה על חיוב יתר

שיטת הטעינה הנדרשת עבור סוללות ליתיום-יון היא מתח זרם/קבוע קבוע. בשלב הראשוני של הטעינה, זהו טעינה נוכחית קבועה. עם תהליך הטעינה, המתח יעלה ל-4.2V (בהתאם לחומר האלקטרודה החיובי, סוללות מסוימות דורשות ערך מתח קבוע של 4.1V), לעבור לטעינת מתח קבועה עד שהזרם יהיה קטן יותר וקטן יותר. כאשר הסוללה נטענת, אם מעגל המטען מאבד שליטה, מתח הסוללה ימשיך להיות טעון בזרם קבוע לאחר ש מתח הסוללה יעלה על 4.2V. בשלב זה, מתח הסוללה ימשיך לעלות. כאשר מתח הסוללה נטען ליותר מ- 4.3V, תגובות צד הכימיה של הסוללה יתעצמו ויגברו לנזק לסוללה או לבעיות בטיחות.

בסוללה עם מעגל הגנה, כאשר מעגל IC של הבקרה (DWO1) מזהה שלחץ הסוללה מגיע ל- 4.3V (ערך זה נקבע על-ידי מעגל IC של הבקרה, ל- ICs שונים יש ערכים שונים), סיכת ה-"CO" שלו תשתנה מ מתח גבוה ל-Zero מתח שיהפוך את M2 מ-M2 לתכבה, ובכך ינתק את מעגל הטעינה, מה שהופך את המטען ללא עוד מסוגל לטעון את הסוללה ולשחק תפקיד הגנה מפני חיוב יתר. בשלב זה, בשל קיומו של דיודת הגוף VD2 של M2, הסוללה יכולה לפרוק את העומס החיצוני דרך דיודה. כאשר IC הפקד מזהה כי מתח הסוללה חורג 4.05V ושולח את האות כדי לכבות את M2, תשלום יתר משתחרר, ואת M2 מופעל כדי להתחיל בטעינה.

3. על הגנת פריקה

כאשר הסוללה תפרק את העומס החיצוני, המתח שלה יקטן בהדרגה עם תהליך הפריקה. כאשר מתח הסוללה יורד ל- 2.5V, קיבולתו שוחררה לחלוטין. בשלב זה, אם הסוללה תמשיך לפרוק את העומס, היא תגרום לנזק לסוללה. נזק בלתי הפיך

בתהליך פריקת הסוללה, כאשר IC הפקד מזהה כי מתח הסוללה נמוך מ- 2.5V (ערך זה נקבע על-ידי IC הפקד, מעגלים משולבים שונים יש ערכים שונים), סיכת "DO" שלה ישתנה מ מתח גבוה לאפס מתח, מה שהופך M1 זה פונה מ ל כבוי, אשר חותך את מעגל הפריקה, כך הסוללה לא יכול עוד לפרוק את העומס אשר ממלא תפקיד של הגנה על פריקה יתר., בשלב זה, בשל קיומו של דיודת הגוף VD1 של M1, המטען יכול לטעון את הסוללה באמצעות דיודה זו.

מאחר שאין אפשרות להוריד את מתח הסוללה במצב ההגנה מפני דיסאטוריה יתר, הצריכה הנוכחית של מעגל ההגנה נדרשת להיות קטנה במיוחד. בשלב זה, מעגל IC של הבקרה ייכנס למצב צריכת חשמל נמוכה, וצריכת החשמל של מעגל ההגנה כולו תהיה פחות מ- 0.1uA.

4. הגנה מפני זרם-יתר

כאשר הסוללה מנתקת את העומס כרגיל, כאשר זרם הפריקה עובר דרך שני MOSFETs המחוברים בסדרה, בשל ההתנגדות של MOSFETs, מתח ייווצר בשני קצות MOSFET. ערך המתח U=I*RDS*2, RDS הוא התנגדות להתנהלות MOSFET אחת, הסיכה "CS" ב- IC של הפקד מזהה את ערך המתח. אם העומס חריג מסיבה כלשהי, זרם הלולאה יגדל. כאשר זרם הלולאה גדול מספיק כדי להפוך את U

בתהליך הבקרה לעיל, ניתן לראות כי ערך זיהוי זרם-יתר תלוי לא רק בערך הבקרה של IC הפקד, אלא גם על ההתנגדות של MOSFET. כאשר ההתנגדות של MOSFET גדולה יותר, ההגנה על זרם-יתר של אותו פקד IC קטן יותר הערך.

5. הגנה על מעגל קצר

כאשר הסוללה פירוק העומס, אם זרם הלולאה הוא כל כך גדול כי U1V (ערך זה נקבע על-ידי IC הפקד, מעגלים משולבים שונים יש ערכים שונים), IC הפקד ישפוט כי העומס הוא קצר, ואת הסיכה "DO" שלה יהיה במהירות להפוך מ מתח גבוה ללחץ אפס, M1 מופעל מכיבוי, ובכך לנתק את מעגל הפריקה ולשחק את התפקיד של הגנה על מעגל קצר. זמן ההשהיה של הגנה על מעגלים קצרים הוא קצר מאוד, בדרך כלל פחות מ- 7 מיקרו-שניות. עקרון העבודה שלה דומה להגנה הנוכחית

סיכת ה- CS של DW01 היא פין הזיהוי הנוכחי. כאשר היציאה קצרה, הירידה במתח של MOSFET בקרת טעינה ושחרור גדלה בחדות, והלחץ של פין CS עולה במהירות. אות היציאה של DW01 גורם לבקרת ההסתערות והשחרור MOSFET לכבות במהירות, ובכך להשיג הגנה מפני זרם-יתר או קצר.