锂电池保护板原理
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锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析
锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01 配MOS管8205A进行讲解:
锂电池保护板其正常工作过程为:
当电芯电压在2.5V至4.3V之间时,DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压),第二脚电压为0V。
此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚,8205A内的两个电子开关因其G
极接到来自DW01 的电压,故均处于导通状态,即两个电子开关均处于开状态。
此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通,保护板有电压输出。
2.保护板过放电保护控制原理:
当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时。
锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析
锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01 配MOS 管8205A 进行讲解:
锂电池保护板其正常工作过程为:
当电芯电压在2.5V 至4.3V 之间时,DW01 的第1 脚、第3 脚均输出高
电平(等于供电电压),第二脚电压为0V。
此时DW01 的第1 脚、第3 脚电
压将分别加到8205A 的第5、4 脚,8205A 内的两个电子开关因其G 极接到来
自DW01 的电压,故均处于导通状态,即两个电子开关均处于开状态。
此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通,保护板有电压输出。
2.保护板过放电保护控制原理:
当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1 电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V 时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态,便立即断开第1 脚的输出电压,使第1 脚电压变为0V,8205A 内的开关管因第5 脚无电压而关闭。
此时电芯
的B-与保护板的P-之间处于断开状态。
即电芯的放电回路被切断,电芯将停止放电。
保护板处于过放电状态并一直保持。
等到保护板的P 与P-间接上充电电压后,DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态,重新在第1 脚输出高电压,使8205A 内的过放电控制管导通,即电芯的B-与保护板的P-又
重新接上,电芯经充电器直接充电。
4.保护板过充电保护控制原理:
当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越。
锂离子电池保护板工作原理及其构成锂离子电池保护板工作原理及其构成MOS锂在元素周期表上第3位,外层电子1个,容易失去形成稳定结构,所以是非常活泼的一种金属。
而锂离子电池具有放电电流大、内阻低、寿命长、无记忆效应等被人们广泛使用,锂离子电池在使用中严禁过充电、过放电、短路,否则将会使电池起火、爆炸等致命缺点,所以,在使用可充锂电池都会带有一块保护板来保护电芯的安全。
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MOSFE T串在主充放电回路中担当高速开关,执行保护动作。
电路原理图如下: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,Do ut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M OS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。
三串锂电池保护板原理
三串锂电池保护板是一种用于保护锂电池的电子设备。
它主要通
过监测每个电池单体的电压、温度和电流等参数来确保电池的安全运行,并防止过充、过放、过流和短路等危险情况的发生。
保护板的工作原理如下:首先,它通过连接到电池的正负极来获
取电池单体的电压。
然后,它利用内部的集成电路将这些电压值进行
比较,并将结果发送给控制器。
控制器会根据事先设定的阈值来判断
当前电池的状态,如是否过充或过放。
当一个或多个电池单体的电压超过设定的上限值时,保护板会自
动切断电池与外部电路的连接,防止电池充电过度导致危险。
同样地,当电池单体的电压低于设定的下限值时,保护板也会切断电池与外部
电路的连接,以防止电池过放。
此外,保护板还会监测电池组的总电流。
如果电池组的电流超过
设定的上限值,则保护板会立即切断电池与外部电路的连接,以防止
电池组过流引发安全隐患。
同时,保护板还能够监测温度,当电池温
度异常升高时,它会采取相应的措施,如切断电池与外部电路的连接
或开启风扇进行散热等。
总的来说,三串锂电池保护板通过对电池单体的电压、温度和电
流等参数进行监测和控制,确保电池的安全运行,预防和避免潜在的
危险情况的发生。
三串锂电池保护板原理
三串锂电池保护板是一种用于保护锂电池充放电过程中的电压和温度的装置。
其原理主要包括以下几个方面:
1. 电压保护:当任意一个串联的锂电池电压超过设定的阈值时,保护板会自动切断电池的电流,以防止电池过充。
当电池电压低于设定的阈值时,保护板会自动切断电池的负载,以防止电池过放。
2. 温度保护:保护板内置有温度传感器,可以实时监测电池的温度。
当电池温度过高时,保护板会自动切断电池的电流,以防止电池过热。
3. 平衡充电:由于不同串联锂电池之间可能存在电压差异,保护板还可以实现对电池之间的电压进行平衡充电。
当电池之间的电压差超过设定的阈值时,保护板会通过调节电流的分配,使得电池之间的电压趋于平衡。
4. 通信控制:保护板通常还具有与外部设备进行通信的功能,可以通过串口或者其他通信接口,向外部设备传递电池的状态信息,以实现对电池的监测和控制。
三串锂电池保护板主要通过监测电池的电压和温度,实现对电池的保护和平衡充电,以延长电池的使用寿命,并通过通信控制与外部设备进行交互。
锂电池保护电路原理分析,由于锂电池的特性与其它可充电电池不同,内部通常都带有一块保护板,不少人对该保护板的作用不了解(有些人可能还不知道锂电池里有保护电路),下面将对锂电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。
由于锂电池的化学特性,在锂电池保护电路原理分析,由于锂电池的特性与其它可充电电池不同,内部通常都带有一块保护板,不少人对该保护板的作用不了解(有些人可能还不知道锂电池里有保护电路),下面将对锂电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。
由于锂电池的化学特性,在正常使用过程中,其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应,但在某些条件下,如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后,会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能产生大量气体,使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题,因此所有的锂电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行有效监测,并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。
下图为一个典型的锂电池保护电路原理图。
锂电池保护电路锂电池保护板如上图所示,该保护回路由两个MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。
控制IC负责监测电池电压与回路电流,并控制两个MOSFET的栅极,MOSFET 在电路中起开关作用,分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断,C3为延时电容,该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能,其工作原理分析如下:1、正常状态在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压,两个MOSFET都处于导通状态,电池可以自由地进行充电和放电,由于MOSFET的导通阻抗很小,通常小于30毫欧,因此其导通电阻对电路的性能影响很小。
此状态下保护电路的消耗电流为μA级,通常小于7μA。
2、过充电保护锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压,在充电初期,为恒流充电,随着充电过程,电压会上升到4.2V(根据正极材料不同,有的电池要求恒压值为4.1V),转为恒压充电,直至电流越来越小。
锂电池保护板的工作原理
锂电池保护板是一种用于保护锂电池电池芯的电子设备。
它的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤:
1. 电池电压监测:锂电池保护板会不断地监测锂电池的电压情况。
通过电压检测电路,可以实时测量电池的电压值。
2. 过充保护:当锂电池的电压超过预设的安全电压上限时,保护板会立即采取措施,防止过充。
它会切断电池与外部电路的连接,从而停止充电过程。
3. 过放保护:同样地,当锂电池的电压低于预设的安全电压下限时,保护板会防止电池过放。
它会切断电池与负载电路的连接,以防止电池继续放电。
4. 短路保护:如果发生电池短路情况,保护板会立即切断电池与负载电路的连接,以防止电池因过大的电流而受损。
5. 温度保护:有些锂电池保护板还具备温度保护功能。
当电池温度超过一定的安全温度范围时,保护板会自动切断电池与外部电路的连接,以防止电池过热。
总之,锂电池保护板通过不断监测电池的电压和温度,并采取相应的保护措施,保障锂电池的安全运行。
它可以防止过充、过放、短路和过热等电池问题,从而延长锂电池的使用寿命并确保用户的安全。
浅谈锂离子电池保护板测试方法及原理锂离子电池是目前市场上常见的一种充电电池,有着高能量密度、自放电率低、使用寿命长等优点,因此在消费电子、通讯、电动汽车等领域广泛应用。
但是,为了确保锂离子电池的安全性,保护板(BMS)的测试变得越来越重要。
本文将浅谈锂离子电池保护板测试方法及原理。
一、保护板测试的目的保护板的主要功能是监测锂离子电池的状态并实现过充、过放、短路、过温等保护措施。
然而,由于不同的电池和保护板有着不同的参数和规格,这使得保护板的测试变得必要。
保护板测试的目的是为了验证它的保护功能是否达到设计要求,并且通过测试能够找出电路中的潜在错误,从而改善保护板的稳定性和可靠性。
二、保护板测试的方法1. 电压测试电压测试是保护板测试的重要环节。
首先需要将电池充满,并使其稳定在室温下。
然后将电池连接到测试设备上,通过读取锂电池的电压值来确定电池的实际状态。
在测试过程中,需要注意保护板的响应速度,以确定电池在过充或过放时保护板的响应速度是否快速。
2. 温度测试温度测试时需要将电池加热,通常是加热到50-60摄氏度,在这个温度范围内进行测试。
测试时需要监测电池的温度变化,并通过保护板检测到电池的高温状态。
如果保护板没有对高温做出响应,那么则说明它的保护功能存在缺陷。
3. 过充测试过充测试是测试保护板的必要环节之一。
在过充测试中,需要在充电时将电池电压增加到略高于最大电压值。
在这种情况下,如果保护板能够及时地切断电池,那么说明它档案的充电管理策略是可行的。
4. 过放测试除了过充测试外,过放测试也是其中一个必要的测试环节。
需要在放电时将电池电压降低到最低电压值,如果保护板能够及时地切断电池,那么说明保护板对电池下限保护的控制是合理的。
三、保护板测试的原理保护板的测试原理基于BMS保护电路的电路设计和信号反馈的管理方式。
保护板依靠测量锂离子电池的电压、电流、温度等参数,并通过电路设计实现充电、放电、保护措施等操作。
三元锂电池保护板工作原理
三元锂电池保护板(Lithium-ion Battery Protection Board)是一种用于对三元锂电池进行保护和管理的电子设备。
其主要功能是监测电池的电压、电流和温度,并根据设定的参数实施相应的保护措施,以确保电池的安全和稳定运行。
其次,温度检测电路可以监测电池的温度。
温度检测电路通常由一个温度传感器和一个比较器组成。
温度传感器可以测量电池的温度,并将测量值转换为电压信号。
比较器将温度信号与设定的温度阈值进行比较,当电池温度超过设定的阈值时,保护板会触发温度保护机制,例如切断电流通路或调整电流输出限制。
此外,电流检测电路监测电池的电流。
电流检测电路通常通过检测电池两端的电压差来计算电流值。
一旦电流超过了设定的阈值,保护板会触发过流保护机制,例如切断电流通路,以防止电池过载或短路。
另外,保护板还包括一些其他的保护机制。
电池短路保护是防止电池正负极之间短路引发安全问题的措施。
过压保护和欠压保护则是为了防止电池的过充和过放,以延长电池的寿命和安全使用。
这些保护措施通常通过控制电池充放电电路的开关来实现。
总结起来,三元锂电池保护板通过监测电池的电压、电流和温度等参数,并根据设定的阈值,实施相应的保护措施,以保证电池的安全和稳定运行。
它是三元锂电池在各种应用领域中不可或缺的保护装置。
锂电池保护板原理
锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。
由于锂电池本身的材料决定
了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精
致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成,保护板是由电子电
路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,及时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。
其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外
电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯
的安全。
在保护板正常的情况下,Vdd为高电平,Vss,VM为低电平,DO、CO为高电平,当Vdd,Vss,VM任何一项参数变换时,DO或CO端的电平将发生变化。
1、过充电检出电压:在通常状态下,Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS 间电压。
2、过充电解除电压:在充电状态下,Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时
VDD-VSS间电压。
3、过放电检出电压:通常状态下,Vdd逐渐降低至 D O端由高电平变为低电平时VDD- VSS 间电压。
4、过放电解除电压:在过放电状态下,Vdd逐渐上升到DO端由低电平变为高电平时
VDD-VSS间电压。
5、过电流1检出电压:在通常状态下,VM逐渐升至DO由高电平变为低电平时VM-VSS 间电压。
6、过电流2检出电压:在通常状态下,VM从OV起以1ms以上4ms以下的速度升到DO 端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。
7、负载短路检出电压:在通常状态下,VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO 端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。
8、充电器检出电压:在过放电状态下,VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。
9、通常工作时消耗电流:在通常状态下,流以VDD端子的电流(IDD)即为通常工作时消耗电流。
10、过放电消耗电流:在放电状态下,流经VDD端子的电流(IDD)即为过流放电消耗电流。
1、通常状态:电池电压在过放电检出电压以上( 2.75V以上),过充电检出电压以下( 4.3V 以下),VM端子的电压在充电器检出电压以上,在过电流/检出电压以下(OV)的情况下,IC通过监视连接在VDD-VSS间的电压差及VM-VSS间的电压差而控制MOS管,DO、CO 端都为高电平,MOS管处导通状态,这时可以自由的充电和放电;
当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V)后,VD1翻转使Cout变为低电平,T1截止,充电停止,当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V)时,Cout变为高电平,T1导通充电继续,VCR小于VC一个定值,以防止电流频繁跳变。
当电池电压因放电而降低至设定值VD(2.3-2.5V)时,VD2翻转,以IC内部固定的短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止。
当电路放电电流超过设定值或输出被短路时,过流、短路检测电路动作,使MOS管(T2)关断,电流截止。
该保护回路由两个MOSFET(T1、T2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。
控制IC负责监测电池电压与回路电流,并控制两个MOSFET的栅极,MOSFET在电路中起开关作用,分别控
制着充电回路与放电回路的导通与关断,C2为延时电容,该电路具有过充电保护、过放电
保护、过电流保
护与短路保护功能,其工作原理分析如下:
1、正常状态
在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压,两个MOSFET都处于导通状态,电池可以自由地进行充电和放电,由于MOSFET的导通阻抗很小,通常小于30毫欧,因此其导通电阻对电路的性能影响很小。
此状态下保护电路的消耗电流为μA级,通常小于7μA。
2、过充电保护
锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压,在充电初期,为恒流充电,随着充电过程,电压会
上升到4.2V(根据正极材料不同,有的电池要求恒压值为 4.1V),转为恒压充电,直至电流越来越小。
电池在被充电过程中,如果充电器电路失去控制,会使电池电压超过 4.2V后继续恒流充电,此时电池电压仍会继续上升,当电池电压被充电至超过 4.3V时,电池的化学副反应将加剧,会导致电池损坏或出现安全问题。
在带有保护电路的电池中,当控制IC检测到电池电压达到 4.28V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“CO”脚将由高电压转变为零电压,使T1由导通转为关断,从而切断了充电回路,使充电器无法再对电池进行充电,起到过充电保护作用。
而此时由于T1自带的体二极管VD1的存在,电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。
在控制IC检测到电池电压超过 4.28V至发出关断T1信号之间,还有一段延时时间,该延时时间的长短由C2决定,通常设为1秒左右,以避免因干扰而造成误判断。
3、过放电保护
电池在对外部负载放电过程中,其电压会随着放电过程逐渐降低,当电池电压降至 2.5V时,其容量已被完全放光,此时如果让电池继续对负载放电,将造成电池的永久性损坏。
在电池放电过程中,当控制IC检测到电池电压低于 2.3V(该值由控制IC决定,不同的IC 有不同的值)时,其“DO”脚将由高电压转变为零电压,使T2由导通转为关断,从而切断了
放电回路,使电池无法再对负载进行放电,起到过放电保护作用。
而此时由于T2自带的体二极管VD2的存在,充电器可以通过该二极管对电池进行充电。
由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低,因此要求保护电路的消耗电流极小,此时控
制IC会进入低功耗状态,整个保护电路耗电会小于0.1μA。
在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断T2信号之间,也有一段延时时间,该延时时间的长短由C2决定,通常设为100毫秒左右,以避免因干扰而造成误判断。
4、过电流保护
由于锂离子电池的化学特性,电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C(C=电池容量/小时),当电池超过2C电流放电时,将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。
电池在对负载正常放电过程中,放电电流在经过串联的2个MOSFET时,由于MOSFET 的导通阻抗,会在其两端产生一个电压,该电压值U=I*R DS*2, R DS为单个MOSFET导通阻抗,控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测,若负载因某种原因导致异常,使回路电流增大,当回路电流大到使U>0.1V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“DO”脚将由高电压转变为零电压,使T2由导通转为关断,从而切断了放电回路,使回路中电流为零,
起到过电流保护作用。
在控制IC检测到过电流发生至发出关断T2信号之间,也有一段延时时间,该延时时间的长短由C2决定,通常为13毫秒左右,以避免因干扰而造成误判断。
在上述控制过程中可知,其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值,还取决于MOSFET的导通阻抗,当MOSFET导通阻抗越大时,对同样的控制IC,其过电流保护值越小。
5、短路保护
电池在对负载放电过程中,若回路电流大到使U>0.9V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,控制IC则判断为负载短路,其“DO”脚将迅速由高电压转变为零电压,使T2由导通转为关断,从而切断放电回路,起到短路保护作用。
短路保护的延时时间极短,通常
小于7微秒。
其工作原理与过电流保护类似,只是判断方法不同,保护延时时间也不一样。