鋰電池保護(hù)板工作原理

鋰電池保護(hù)板工作原理鋰電池保護(hù)板根據(jù)使用IC,電壓等不一樣而電路及參數(shù)有所不一樣,下面以DW01配MOS管8205A進(jìn)行講解:鋰電池保護(hù)板其正常工作過程為:當(dāng)電芯電壓在2.5V至4.3V之間時(shí)，DW01的第1腳、第3腳均輸出高電平(等于供電電壓)，第二腳電壓為0V。此時(shí)DW01的第1腳、第3腳電壓將分別加到8205A的第5、4腳，8205A內(nèi)的兩個(gè)電子開關(guān)因其G極接到來自DW01的電壓，故均處在導(dǎo)通狀態(tài)，即兩個(gè)電子開關(guān)均處在開狀態(tài)。此時(shí)電芯的負(fù)極與保護(hù)板的P-端相稱于直接連通，保護(hù)板有電壓輸出。2.保護(hù)板過放電保護(hù)控制原理:當(dāng)電芯通過外接的負(fù)載進(jìn)行放電時(shí),電芯的電壓將慢慢減少,同步DW01內(nèi)部將通過R1電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電芯電壓,當(dāng)電芯電壓下降到約2.3V時(shí)DW01將認(rèn)為電芯電壓已處在過放電電壓狀態(tài)，便立即斷開第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V，8205A內(nèi)的開關(guān)管因第5腳無電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與保護(hù)板的P-之間處在斷開狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護(hù)板處在過放電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的P與P-間接上充電電壓后，DW01經(jīng)B-檢測(cè)到充電電壓后便立即停止過放電狀態(tài)，重新在第1腳輸出高電壓，使8205A內(nèi)的過放電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板的P-又重新接上，電芯經(jīng)充電器直接充電。4.保護(hù)板過充電保護(hù)控制原理:當(dāng)電池通過充電器正常充電時(shí),伴隨充電時(shí)間的增長(zhǎng),電芯的電壓將越來越高，當(dāng)電芯電壓升高到4.4V時(shí),DW01將認(rèn)為電芯電壓已處在過充電電壓狀態(tài)，便立即斷開第3腳的輸出電壓，使第3腳電壓變?yōu)?V，8205A內(nèi)的開關(guān)管因第4腳無電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與保護(hù)板的P-之間處在斷開狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護(hù)板處在過充電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的P與P-間接上放電負(fù)載后，因此時(shí)雖然過充電控制開關(guān)管關(guān)閉,但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的方向相似,故放電回路可以進(jìn)行放電,當(dāng)電芯的電壓被放到低于4.3V時(shí),DW01停止過充電保護(hù)狀態(tài)重新在第3腳輸出高電壓，使8205A內(nèi)的過充電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板P-又重新接上，電芯又能進(jìn)行正常的充放電.5.保護(hù)板短路保護(hù)控制原理:如圖所示，在保護(hù)板對(duì)外放電的過程中，8205A內(nèi)的兩個(gè)電子開關(guān)并不完全等效于兩個(gè)機(jī)械開關(guān)，而是等效于兩個(gè)電阻很小的電阻，并稱為8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻，每個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為30m\U03a9共約為60m\U03a9，加在G極上的電壓實(shí)際上是直接控制每個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng)G極電壓不小于1V時(shí)，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小(幾十毫歐)，相稱于開關(guān)閉合，當(dāng)G極電壓不不小于0.7V如下時(shí)，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大(幾MΩ)，相稱于開關(guān)斷開。電壓UA就是8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻與放電電流產(chǎn)生的電壓，負(fù)載電流增大則UA必然增大,因UA0.006L×IUA又稱為8205A的管壓降，UA可以簡(jiǎn)接表明放電電流的大小。上升到0.2V時(shí)便認(rèn)為負(fù)載電流抵達(dá)了極限值，于是停止第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V、8205A內(nèi)的放電控制管關(guān)閉，切斷電芯的放電回路，將關(guān)斷放電控制管。換言之DW01容許輸出的最大電流是3.3A，實(shí)現(xiàn)了過電流保護(hù)。6.短路保護(hù)控制過程:短路保護(hù)是過電流保護(hù)的一種極限形式，其控制過程及原理與過電流保護(hù)同樣，短路只是在相稱于在P

P-間加上一種阻值小的電阻(約為0Ω)使保護(hù)板的負(fù)載電流瞬時(shí)到達(dá)10A以上，保護(hù)板立即進(jìn)行過電流保護(hù)。

鋰電池充電電路原理及應(yīng)用鋰離子電池以其優(yōu)良的特性，被廣泛應(yīng)用于:手機(jī)、攝錄像機(jī)、筆記本電腦、無繩電話、電動(dòng)工具、遙控或電動(dòng)玩具、攝影機(jī)等便攜式電子設(shè)備中。一、鋰電池與鎳鎘、鎳氫可充電池：鋰離子電池的負(fù)極為石墨晶體，正極一般為二氧化鋰。充電時(shí)鋰離子由正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng)而嵌入石墨層中。放電時(shí)，鋰離子從石墨晶體內(nèi)負(fù)極表面脫離移向正極。因此，在該電池充放電過程中鋰總是以鋰離子形態(tài)出現(xiàn)，而不是以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)。因而這種電池叫做鋰離子電池，簡(jiǎn)稱鋰電池。鋰電池具有：體積小、容量大、重量輕、無污染、單節(jié)電壓高、自放電率低、電池循環(huán)次數(shù)多等長(zhǎng)處，但價(jià)格較貴。鎳鎘電池因容量低，自放電嚴(yán)重，且對(duì)環(huán)境有污染，正逐漸被淘汰。鎳氫電池具有較高的性能價(jià)格比，且不污染環(huán)境，但單體電壓只有1.2V，因而在使用范圍上受到限制。二、鋰電池的特點(diǎn)：1、具有更高的重量能量比、體積能量比；2、電壓高，單節(jié)鋰電池電壓為3.6V，等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓；3、自放電小可長(zhǎng)時(shí)間寄存，這是該電池最突出的優(yōu)越性；4、無記憶效應(yīng)。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應(yīng)，因此鋰電池充電前無需放電；5、壽命長(zhǎng)。正常工作條件下，鋰電池充/放電循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)不小于500次；6、可以迅速充電。鋰電池一般可以采用0.5～1倍容量的電流充電，使充電時(shí)間縮短至1～2小時(shí)；7、可以隨意并聯(lián)使用；8、由于電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對(duì)環(huán)境無污染，是現(xiàn)代最先進(jìn)的綠色電池；9、成本高。與其他可充電池相比，鋰電池價(jià)格較貴。三、鋰電池的內(nèi)部構(gòu)造：鋰電池一般有兩種外型：圓柱型和長(zhǎng)方型。電池內(nèi)部采用螺旋繞制構(gòu)造，用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鋰和二氧化鈷構(gòu)成的鋰離子搜集極及由鋁薄膜構(gòu)成的電流搜集極。負(fù)極由片狀碳材料構(gòu)成的鋰離子搜集極和銅薄膜構(gòu)成的電流搜集極構(gòu)成。電池內(nèi)充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。此外還裝有安全閥和PTC元件，以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時(shí)保護(hù)電池不受損壞。單節(jié)鋰電池的電壓為3.6V，容量也不也許無限大，因此，常常將單節(jié)鋰電池進(jìn)行串、并聯(lián)處理，以滿足不一樣場(chǎng)所的規(guī)定。四、鋰電池的充放電規(guī)定；1、鋰電池的充電：根據(jù)鋰電池的構(gòu)造特性，最高充電終止電壓應(yīng)為4.2V，不能過充，否則會(huì)因正極的鋰離子拿走太多，而使電池報(bào)廢。其充放電規(guī)定較高，可采用專用的恒流、恒壓充電器進(jìn)行充電。一般恒流充電至4.2V/節(jié)后轉(zhuǎn)入恒壓充電，當(dāng)恒壓充電電流降至100mA以內(nèi)時(shí)，應(yīng)停止充電。充電電流（mA）=0.1～1.5倍電池容量（如1350mAh的電池，其充電電流可控制在135～2025mA之間）。常規(guī)充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右，充電時(shí)間約為2～3小時(shí)。2、鋰電池的放電：因鋰電池的內(nèi)部構(gòu)造所致，放電時(shí)鋰離子不能所有移向正極，必須保留一部分鋰離子在負(fù)極，以保證在下次充電時(shí)鋰離子可以暢通地嵌入通道。否則，電池壽命就對(duì)應(yīng)縮短。為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子，就要嚴(yán)格限制放電終止最低電壓，也就是說鋰電池不能過放電。放電終止電壓一般為3.0V/節(jié)，最低不能低于2.5V/節(jié)。電池放電時(shí)間長(zhǎng)短與電池容量、放電電流大小有關(guān)。電池放電時(shí)間（小時(shí)）=電池容量/放電電流。鋰電池放電電流(mA)不應(yīng)超過電池容量的3倍。（如1000mAH電池，則放電電流應(yīng)嚴(yán)格控制在3A以內(nèi)）否則會(huì)使電池?fù)p壞。目前市場(chǎng)上所售鋰電池組內(nèi)部均封有配套的充放電保護(hù)板。只要控制好外部的充放電電流即可。五、鋰電池的保護(hù)電路：兩節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路如圖一所示。由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和專用保護(hù)集成塊S--8232構(gòu)成，過充電控制管FET2和過放電控制管FET1串聯(lián)于電路，由保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓并進(jìn)行控制，當(dāng)電池電壓上升至4.2V時(shí)，過充電保護(hù)管FET1截止，停止充電。為防止誤動(dòng)作，一般在外電路加有延時(shí)電容。當(dāng)電池處在放電狀態(tài)下，電池電壓降至2.55V時(shí)，過放電控制管FET1截止，停止向負(fù)載供電。過電流保護(hù)是在當(dāng)負(fù)載上有較大電流流過時(shí)，控制FET1使其截止，停止向負(fù)載放電，目的是為了保護(hù)電池和場(chǎng)效應(yīng)管。過電流檢測(cè)是運(yùn)用場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻作為檢測(cè)電阻，監(jiān)視它的電壓降，當(dāng)電壓降超過設(shè)定值時(shí)就停止放電。在電路中一般還加有延時(shí)電路，以辨別浪涌電流和短路電流。該電路功能完善，性能可靠，但專業(yè)性強(qiáng)，且專用集成塊不易購(gòu)置，業(yè)余愛好者不易仿制。六、簡(jiǎn)易充電電路：目前有不少商家發(fā)售不帶充電板的單節(jié)鋰電池。其性能優(yōu)越，價(jià)格低廉，可用于自制產(chǎn)品及鋰電池組的維修代換，因而深受廣大電子愛好者愛慕。有愛好的讀者可參照?qǐng)D二制作一塊充電板。其原理是：采用恒定電壓給電池充電，保證不會(huì)過充。輸入直流電壓高于所充電池電壓3伏即可。R1、Q1、W1、TL431構(gòu)成精密可調(diào)穩(wěn)壓電路，Q2、W2、R2構(gòu)成可調(diào)恒流電路，Q3、R3、R4、R5、LED為充電指示電路。伴隨被充電池電壓的上升，充電電流將逐漸減小，待電池充斥后R4上的壓降將減少，從而使Q3截止，LED將熄滅，為保證電池可以充足，請(qǐng)?jiān)谥甘緹粝绾罄^續(xù)充1—2小時(shí)。使用時(shí)請(qǐng)給Q2、Q3裝上合適的散熱器。本電路的長(zhǎng)處是：制作簡(jiǎn)樸，元器件易購(gòu)，充電安全，顯示直觀，并且不會(huì)損壞電池．通過變化W1可以對(duì)多節(jié)串聯(lián)鋰電池充電，變化W２可以對(duì)充電電流進(jìn)行大范圍調(diào)整。缺陷是：無過放電控制電路。圖三是該充電板的印制板圖（從元件面看的**圖）。七、單節(jié)鋰電池的應(yīng)用舉例1、作電池組維修代換品有許多電池組：如筆記本電腦上用的那種，經(jīng)維修發(fā)現(xiàn)，此電池組損壞時(shí)僅是個(gè)別電池有問題?？梢赃x用合適的單節(jié)鋰電池進(jìn)行更換。2、制作高亮微型電筒筆者曾用單節(jié)3.6V1.6AH鋰電池配合一種白色超高亮度發(fā)光管做成一只微型電筒，使用以便，小巧美觀。并且由于電池容量大，平均每晚使用半小時(shí)，至今已用兩個(gè)多月仍無需充電。電路如圖四所示。3、替代3V電源由于單節(jié)鋰電池電壓為3.6V。因此僅需一節(jié)鋰電池便可替代兩節(jié)一般電池，給收音機(jī)、隨