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动力电池保护板的功能和原理
浏览次数:929次 发布日期:2017-04-05

动力电池保护板的常见功能 
  过充电压保护:防止充电电压高于电池使用电压上限造成电池失效,引起安全事故 
  过放电压保护:防止电池深度放电,避免缩短电池寿命或引起安全事故  
过流保护:限制通过保护板和电池的电流大小 
  短路保护:避免电池短路造成安全事故  
温控开关:保护电池组和保护板温度过高造成安全隐患。

动力电池保护板的原理 
  动力电池保护板有两个核心部件:一块保护IC,它是由精确的比较器来获得可靠的保护参数;另外是MOSFET串在主充放电回路中担当高速开关,执行保护动作。

1、下面介绍保护IC个引脚功能:VDD是IC电源正极,VSS是电源负极,V-是过流/短路检测端,Dout是放电保护执行端,Cout是充电保护执行端。 
  2、保护板端口说明:B+、B-分别是接电芯正极、负极;P+、P-分别是保护板输出的正极、负极;T为温度电阻(NTC)端口,一般需要与用电器的MCU配合产生保护动作,后面会介绍,这个端口有时也标为ID,意即身份识别端口,这时,图上的R3一般为固定阻值的电阻,让用电器的CPU辨别是否为指定的电池。 

  保护板工作过程:  
1、激活保护板的方法:当保护板P+、P-没有输出处于保护状态,可以短路B-、P-来激活保护板,这时,Dout、Cout均会处于低电平(保护IC此两端口是高电平保护,低电平常态)状态打开两个MOS开关。   2、充电:P+、P-分别接充电器的正负极,充电电流经过两个MOS对电芯进行充电。这时,IC的VDD、VSS既是电源端,也是电芯电压检测端(经R1)。随着充电的进行,电芯电压逐渐升高,当升高到保护IC门限电压(一般是4.30V,通常称为过充保护电压)时,Cout随即输出高电平将对应那个MOS关断,充电回路也被断开。过充保护后,电芯电压会下降,当下降到IC门限电压(一般为4.10V,通常称为过充保护恢复电压)时,Cout恢复低电平状态打开MOS开关。  
3、放电:同样,在电池放电时,IC的VDD、VSS也会对电芯电压检测,当电芯电压下降到IC门限电压(一般是2.40V,通常称为过放保护电压)时,Dout随即输出高电平将对应那个MOS关断,放电回路被断开。过放保护后,电芯电压会上升,当上升到IC门限电压(一般为3.00V,通常称为过放保护恢复电压)时,Dout恢复低电平状态打开MOS开关。  
4、MOS饱和导通也存在内阻,所以电流在流经B-、P-之间时MOS两端会产生压降,保护IC的V-和VSS(经过R2)会随时检测MOS两端的电压,当电压上升到IC保护门限(一般为0.15V,称为放电过流检测电压)时,Dout马上输出高电平将对应那个MOS关断,放电回路被断开。看到这里,大概有同学已经悟出,如果选用导通内阻低的MOS或者放电过流检测电压高的IC,可以获得大的输出电流,但是也要考虑选用的MOS的功率和电芯的容量。  
5、NTC(T端口)的作用:当电池工作时,没有发生过充、过放或过流、短路等情况,而是由于工作时间太长,导致电芯温度上升(比如平常我们在用手机煲电话粥)很快。而NTC电阻紧贴电芯监测电芯温度,随着温度上升NTC阻值逐渐下降,用电器CPU发现了这个变化,当阻值下降到CPU设定值时,CPU即发出关机指令,让电池停止对其供电,只维持很小的待机电流,达到保护电池的目的。


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