保护电路的组成
保护电路通常由控制IC、MOs开关管、熔断保险丝、电阻、电容等元件组成,如图2所示。正常的情况下,控制IC输出信号控制MOs开关管导通,使电芯与外电路导通,当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立即控制MOS管关断,以保护电芯的安全。
控制IC内置高精度电压检测电路和多级电流检测电路。其中,电压检测电路一是对充电电压进行检测,一旦达到其设定阈值(通常为3.9V~4.4V),立即进入过充电保护状态;二是对放电电压进行检测,一旦达到其设定阈值(通常为2.0V~3.0V ),立即进入过放电保护状态。
在该电路中,MOS开关管多采用薄型TSSOP -8或SOT23 -6封装形式,其外形如图3所示。这些MOS开关管有的内含一只N沟道场效应管,如FDMC7680,其①~③脚为S极,④脚为G极,⑤~⑧脚为D极,其内部结构如图4所示;有的内含两只N沟道场效应管,如FDW9926A、8205A等,其引脚功能与封装形式有关,如图5所示。
【提示】若控制IC与MOs开关管上有小圆形凹点,则该凹点所对管脚为①脚;若表面没有凹点,则元件型号标注左侧的一个管脚为①脚,其余引脚按逆时针方向排列。另外,在换用MOS开关管时,需根据实际线路走向判断其内部电路,从而进行正确的代换。
另外,部分锂电池保护电路中还安装有NTC和ID信号形成元件。NTC是英文Negativetemperature coefficient的缩写,意即负温度系数电阻。该元件在此电路中主要起过热保护作用,即当电池自身或其周边环境温度升高时,NTC元件阻值降低,使用电设备或充电设备及时作出反应,若温度超过一定值时,系统进入保护状态,停止充放电。ID是Identification的缩写,即身份识别的意思,其信息识别的元件分为两种:一是存储器,常为兽线接口存储器,存储电池种类、生产日期等信息;二是识别电阻,这两者均可起到产品的可追溯和应用的限制。
保护电路工作原理分析
单节锂电池的正常输出电压约为3.7V,可直接作为手机、MP3/MP4及部分小屏幕的平板电脑的电源。对于需要较高电压的电器而言,如移动DVD/EVD或大屏幕平板电脑,这时可用多节锂电池串联得到所需电压,如一款需11.1V供电的平板电脑,则配用电池组件为三块串联的锂电池。单节锂电池与多节串联锂电池的保护电路有所不同,下面分别举例分析。
1.单节锂电池保护电路
单节锂电池充放电保护电路的具体组成方案较多,但工作原理相差不大,下面以在手机中用得较多的一种电路为例进行分析,供参考。
该电路的控制芯片为DW01(或312F) , MOS开关管为8205A,如图6所示,B+、B-分别是接电芯的正、负极;P+、P -分别是保护板输出的正、负极; T为温度电阻(NTC)端口,一般需要与用电器的CPU配合才能进行保护控制。
DWO1或312F是一款锂电池保护芯片,内置有高度的电压检测与时间延迟电路,主要参数如下:过充检测电压为3V,过充释放电压为4.05V;过放检测电压为2.5V,过放释放电压为3.0V ;过流检测电压为5V,短路电流检测电压为1.0V;DW01允许电池输出的大电流是3.3A。该芯片的引脚功能见表1。
(1)正常工作
该保护板的电路如图7所示,当电芯电压在2.5V~4.3V之间时,DW01的①、③脚均输出高电平(等于供电电压),②脚电压为0V。此时8205A内的两只N沟道场效应管Q1、Q2均处于导通状态,由于8205A的导通电阻很小,相当于D、S极间直通,此时电芯的负极与保护电路的P-端相当于直接连通,保护电路有电压输出,其电流回路如下:B+→P+→负载。P-→8205A的②、③脚→8205A的①脚→8205A的⑧脚→8205A的⑥、⑦脚→B-。
【提示】在此电路中,8205A内部场效应管Q1、Q2可等效为两只开关,当Q1或Q2的G极电压大于1V时,开关管导通,D、S间内阻很小(数十毫欧姆),相当于开关闭合;当G极电压小于0.7V时,开关管截止,D、S极间的导通内阻很大(几兆欧姆),相当于开关断开。
充电电池保护板检测线断线保护电路,用于实现由n个充电电池串联组成的电池组进行过充、过放保护,充电电池保护板上设有充电模块和放电模块,其特征在于,该保护电路包括:n个断线检测电阻、检测单元和控制单元,n为大于等于2的自然数;电池组的两端以及相邻两块充电电池之间分别引出一根检测线,检测线的另一端连接到所述检测单元的输入端上,每一个断线检测电阻的两端分别连接在相邻的两根检测线上,所述每一个断线检测电阻与对应的充电电池形成并联结构,n个所述断线检测电阻形成串联结构;所述检测单元实时检测所述每个断线检测电阻的电压,并根据检测结果得到相应的过充、过放信号;所述控制根据过充、过放信号控制所述充电模块和所述放电模块导通或关断;相邻两个电池并联的断线检测电阻rn?1、rn阻值不同。