세포 균형 회로의 작동 원리

리튬 배터리 보호 보드는 배터리 보호 IC, 전압 및 기타 다른 매개 변수에 따라 다릅니다. 보호 보드에는 두 가지 핵심 구성 요소가 있습니다. 보호 IC는 신뢰할 수있는 보호 매개 변수를 얻기 위해 더 정확합니다. 다른 하나는 메인의 MOSFET 스트링입니다. 보호 동작을 수행하기 위해 충전 및 방전 회로에서 고속 스위치 역할을합니다.'가 듀얼 NMOS 튜브 8205A가있는 DW01에 대해 설명하겠습니다.

리튬 배터리 균형 회로 보호 장치의 회로 원리는 위 그림에 나와 있습니다. 일반적으로 배터리 보호 제어 ICDW01과 외부 방전 스위치 M1 및 충전 스위치 M2에 의해 주로 구현됩니다. 제어 IC는 배터리 전압 및 루프 전류를 모니터링하고 두 MOSFET의 게이트를 제어합니다. MOSFET은 회로에서 스위치 역할을합니다. P + / P- 단자가 충전기에 연결되고 배터리가 정상적으로 충전되면 M1과 M2가 모두 전도됩니다. 상태 : 제어 IC가 비정상 충전을 감지하면 M2를 꺼 충전을 종료합니다. P + / P- 단자가 부하에 연결되고 배터리가 정상적으로 방전되면 M1과 M2가 모두 켜집니다. 제어 IC가 비정상 방전을 감지하면 M1이 꺼져 방전이 종료됩니다.

회로에는 과충전 보호, 과방 전 보호, 과전류 보호 및 단락 보호 기능이 있습니다.

배터리 밸런스 회로의 작동 원리는 다음과 같이 분석됩니다.

1) 정상 상태

정상 상태에서" CO" 및" DO" DW01의 핀은 회로에서 고전압을 출력합니다. 두 MOSFET 모두 온 상태이며 배터리를 자유롭게 충전 및 방전 할 수 있습니다. MOSFET의 온 저항은 일반적으로 30 밀리 옴 미만으로 작기 때문에 온 저항은 회로 성능에 거의 영향을 미치지 않습니다.

이 상태에서 보호 회로의 소비 전류는 uA입니다.

2) 과충전 보호

리튬 이온 배터리에 필요한 충전 방법은 정전류 / 정전압입니다. 충전 초기 단계에서는 정전류 충전입니다. 충전 과정에서 전압은 4.2V로 상승하고 (양극 재료에 따라 일부 배터리는 4.1V의 정전압 값이 필요함) 전류가 점점 작아 질 때까지 정전압 충전으로 전환합니다. 배터리가 충전 중일 때 충전기 회로가 제어를 잃으면 배터리 전압이 4.2V를 초과 한 후에도 배터리 전압이 정전류로 계속 충전됩니다. 이때 배터리 전압은 계속 상승합니다. 배터리 전압이 4.3V 이상으로 충전되면 배터리의 화학적 부반응이 심해져 배터리 손상이나 안전 문제가 발생합니다.

보호 회로가있는 배터리에서 제어 IC (DWO1)가 배터리 전압이 4.3V에 도달하는 것을 감지하면 (이 값은 제어 IC에 의해 결정되며 다른 IC는 다른 값을 가짐)" CO" 핀이 고전압에서 제로 전압으로 변경되어 M2가 켜지고 꺼 지므로 충전 회로가 차단되어 충전기가 더 이상 배터리를 충전 할 수 없으며 과충전 보호 역할을합니다. 이때 M2의 바디 다이오드 VD2의 존재로 인해 배터리는 다이오드를 통해 외부 부하를 방전시킬 수있다. 제어 IC가 배터리 전압이 4.05V를 초과하는 것을 감지하고 신호를 보내 M2를 끄면 과충전이 해제되고 M2가 켜지고 충전이 시작됩니다.

3. 방전 보호에

배터리가 외부 부하를 방전하면 방전 과정에 따라 전압이 점차 감소합니다. 배터리 전압이 2.5V로 떨어지면 용량이 완전히 방전 된 것입니다. 이때 배터리가 부하를 계속 방전하면 배터리가 손상됩니다. 영구적 인 손상

배터리 방전 과정에서 제어 IC가 배터리 전압이 2.5V 미만임을 감지하면 (이 값은 제어 IC에 의해 결정되며 다른 IC는 다른 값을 가짐)" DO" 핀이 고전압에서 제로 전압으로 변경되어 M1이 켜지고 꺼지면서 방전 회로가 차단되어 배터리가 더 이상 부하를 방전 할 수 없어 과방 전 보호 역할을합니다. 이때 M1의 바디 다이오드 VD1이 존재하기 때문에 충전기는이 다이오드를 통해 배터리를 충전 할 수 있습니다.

과방 전 보호 상태에서는 배터리 전압을 낮출 수 없기 때문에 보호 회로의 소비 전류는 극히 작아야합니다. 이때 제어 IC는 저전력 상태가되고 전체 보호 회로의 전력 소비는 0.1uA 미만이됩니다.

4. 과전류 보호

배터리가 부하를 정상적으로 방전 할 때 MOSFET의 온 저항으로 인해 직렬로 연결된 두 MOSFET을 통해 방전 전류가 흐르면 MOSFET의 양단에서 전압이 생성됩니다. 전압 값 U=I * RDS * 2, RDS는 단일 MOSFET 전도 저항," CS" 제어 IC의 핀이 전압 값을 감지합니다. 어떤 이유로 부하가 비정상적인 경우 루프 전류가 증가합니다. 루프 전류가 U> 0.15V가 될만큼 충분히 크면 (이 값은 IC에 의해 제어되며 다른 IC의 값이 다른 것으로 결정 함) "DO"핀이 고전압에서 0 전압으로 변경되어 M1이 켜짐에서 off, 방전 회로를 차단하고 회로의 전류를 0으로 만듭니다. 과전류 보호.

위의 제어 과정에서 과전류 감지 값은 제어 IC의 제어 값뿐만 아니라 MOSFET의 온 저항에 따라 달라짐을 알 수 있습니다. MOSFET의 온 저항이 클 때 동일한 제어 IC의 과전류 보호 값이 작아집니다.

5. 단락 보호

배터리가 부하를 방전 할 때 루프 전류가 너무 커서 U> 1V (이 값은 제어 IC에 의해 결정되고 다른 IC의 값이 다름)이면 제어 IC는 부하가 단락 된 것으로 판단합니다. , 및 그" DO" 핀은 고전압에서 제로 전압으로 빠르게 전환되고 M1은 켜짐에서 꺼짐으로 전환되어 방전 회로를 차단하고 단락 보호 역할을합니다. 단락 보호의 지연 시간은 일반적으로 7 마이크로 초 미만으로 매우 짧습니다. 작동 원리는 과전류 보호와 유사합니다.

DW01의 CS 핀은 전류 감지 핀입니다. 출력이 단락되면 충전 및 방전 제어 MOSFET의 온 전압 강하가 급격히 증가하고 CS 핀의 전압이 빠르게 상승합니다. DW01 출력 신호는 충전 및 방전 제어 MOSFET을 빠르게 꺼서 과전류 또는 단락 보호를 달성합니다.