手机锂离子电池保护电路原理分析
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深入剖析锂电池保护电路工作原理1. 锂离子电池介绍锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。
锂离子电池电压范围2.8V~4.2V,典型电压3.7V,低于2.8V或者高于4.2V,电池都会有损坏风险。
2. 1C和0.1C的概念电池容量的单位是mAh,C指的是电池充放电的倍率,比如一个2000mAh的电池,以1C放电指的是放电电流大小为2000mA,0.1C为200mA,充电也是同样的道理。
3. 锂离子电池的优缺点锂离子电池的主要优点:锂离子电池电压高,能量密度高;循环寿命长,一般可循环500,甚至达到1000次以上;自放电小,室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右;可快速充电,1C充电时容量可以达到标称的80%;工作温度范围宽,一般为-25~45°C,后面有望突破-40-70°C;没有Ni-Cd、Ni-Mh一样的记忆效应,在充电前不必将剩余电量用完;相比较Ni-Cd、Ni-Mh来说环保无污染(不含镉,汞等重金属);锂离子电池的主要缺点:成本高;需要加保护电路板,包括过充和过放保护;不能大电流放电,一般放电电流在0.5C以下,过大的电流导致电池内部发热;安全性差,容易爆炸、起火。
4. 锂电池和锂离子电池的区别锂电池和锂离子电池是两个不同的概念,主要有如下的区别:锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂;锂离子电池是以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子;锂电池也称一次锂电池,可以连续放电,也可以间歇放电,一旦电能耗尽便不能再用,不能进行充电;锂离子电池也称二次锂电池,可以充放电;5. 锂离子电池充电模式锂离子电池理想充电模式被称为CC CV模式,即恒流恒压模式。
锂电池保护板的电路图与工作原理锂电池保护板的电路图与工作原理关于锂离子电池的保护板电路,原理介绍,以及管理的书籍推荐.或者聚合物锂电池方面经典书籍。
太深奥了,建议新华书店锂电池保护板原理:锂电池保护板根据使用IC,电压等的不同而电路及参数有所不同。
锂电池保护板其正常工作过程为:当电池电压在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。
此时电池的负极与保护板的P-端相当于直接连通,保护板有电压输出。
锂电池保护板的电路图与工作原理:锂电池保护板原理:锂电池保护板根据使用IC,电压等的不同而电路及参数有所不同。
锂电池保护板其正常工作...锂电池保护电路板生产过程中CC offset是什么意思?具体有什么作用!:保护板是有计算电芯容量的芯片吧? CC offset 估计是恒流补尝.(也就是在生产过程中通过负载放...求锂电池保护板原理图:照这个做吧!成熟的电路!改变R61可以改变充电电流的大小!有啥不懂进群讨论!105888932为什么有的锂电保护板需要激活?什么原理:所有的锂电池保护板在保护后都需要激活。
激活的方法很简单,在专用充电器上充电1-2分钟就可以了。
锂电池...18650 单节电池充放电保护电路原理图啊:工作原理:将充电器与手机、插座连接后,电压通过电阻调整,以一较小值进入电压比较器,输出一个额定值,是...如何制作18650锂电池保护板,要完整的原理图、pcb板图,:锂电保护板,多节,18650,原理图,PCB板,单片机程序,应有尽有!电池保护电路板都是什么够成的?上面好多小件:因为Li+电池过充或过放可能会导致爆炸并造成人员伤害,所以使用这类电池时,安全是主要关心的问题。
锂电池保护ic电路工作原理锂电池保护IC是一种用于锂电池组的电池管理系统的关键元件。
它的主要功能是监测和保护锂电池组的电压、电流和温度,以确保锂电池组的安全运行。
本文将从锂电池保护IC的工作原理、结构和应用等方面进行描述。
一、锂电池保护IC的工作原理锂电池保护IC是通过监测锂电池组的电压、电流和温度等参数来实现对锂电池组的保护。
它通过内部的比较器对这些参数进行比较和判断,当锂电池组的状态异常时,锂电池保护IC会采取相应的保护措施,以防止电池的过充、过放、过流和过温等情况的发生。
锂电池保护IC通常由电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路和保护控制电路等部分组成。
其中,电压检测电路用于监测锂电池组的电压,当电压超过预设的上限或下限时,锂电池保护IC会发出保护信号,从而切断电池与外部电路的连接,以防止电池的过充或过放。
电流检测电路用于监测锂电池组的充放电电流,当电流超过预设的上限时,锂电池保护IC会采取相应的措施,如切断电池与外部电路的连接,以防止电池的过流。
温度检测电路用于监测锂电池组的温度,当温度超过预设的上限时,锂电池保护IC会采取相应的措施,如切断电池与外部电路的连接,以防止电池的过温。
保护控制电路是锂电池保护IC的核心部分,它通过对上述检测电路的监测结果进行比较和判断,确定是否需要采取相应的保护措施。
当锂电池组的状态异常时,保护控制电路会发出保护信号,从而触发保护措施的执行。
二、锂电池保护IC的结构锂电池保护IC通常由芯片、封装和引脚等部分组成。
芯片是锂电池保护IC的核心部分,它集成了电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路和保护控制电路等功能。
封装是将芯片封装在外部保护壳中,以保护芯片的安全和稳定工作。
引脚是芯片与外部电路之间的连接接口,通过引脚可以实现芯片与外部电路的通信和控制。
锂电池保护IC的结构设计主要考虑芯片的功能、尺寸和功耗等因素。
在实际应用中,锂电池保护IC的尺寸通常很小,以适应电子产品的小型化和轻便化的需求。
锂电池保护板电路原理详解
保护板电路:
以下是我司某产品上使用的锂电池保护板电路图,电池容量3000mA/3.8V,充电限制电压4.35V。
两个双MOS管两两并联。
双MOS管内部结构、
保护板BOM清单:
过充保护:
以上是电池充电电流流向,可见两个双MOS管(U2、U3)全部导通,充电的时候U1的Pin5芯片会实时监听电芯正极电压,此电压相对Pin6,因为Pin6是U1的地参考。
当电芯正极相对Pin6大于过充门限电压时,Pin3控制关闭两个MOS管,此时停止充电,只能放电。
当放电到过充恢复电压以下时,Pin3控制的MOS 管重新打开,
这时可以充电。
过放保护:
以上是电池放电电流流向,可见两个双MOS管(U2、U3)全部导通,放电的时候U1的Pin5芯片会实时监听电芯正极电压,此电压相对Pin6,因为Pin6是U1的地参考。
当电芯正极相对Pin6小于过放门限电压时,Pin1控制关闭两个MOS管,此时停止放电,只能充电。
当充电到过放恢复电压以上时,Pin1控制的MOS 管重新打开,这时可以放电。
放电过流/短路保护:
以上是电池放电电流流向,可见两个双MOS管(U2、U3)全部导通,放电的时候U1的Pin2芯片会实时监听电压,此电压相对Pin6,因为Pin6是U1的地参考。
实际上这个电压就是两个MOS的导通压降,电流越大压降越大,当电压大于放电过流保护/短路保护电压时,Pin1管脚关闭两个MOS管。
以下是芯片MM3280JB7NRH的各种截止电压参数:。
手机锂电池保护板原理
手机锂电池保护板是保护手机电池免受过充、过放、短路和过热等问题的关键组件。
其原理主要包括以下几个方面:
1. 过充保护:锂电池在充电时,当电压超过一定阈值时,保护板会自动切断电流,防止电池过充,避免损坏电池和可能的安全隐患。
2. 过放保护:锂电池在放电时,当电压低于一定阈值时,保护板会自动切断电流,防止电池过放,避免损坏电池和可能的安全隐患。
3. 过流保护:保护板会监测电池充放电过程中的电流,一旦电流超过一定限制,保护板将立即切断电路,防止过大的电流损坏电池或引发危险。
4. 短路保护:当电池正负极短路时,保护板会迅速切断电路,防止电池短路过流,避免火灾等安全事故。
5. 温度保护:保护板会监测电池温度,一旦温度超过安全范围,保护板将切断电路,防止过热导致电池损坏或安全风险。
以上是手机锂电池保护板的基本工作原理,通过这些保护措施可以确保锂电池的安全运行,延长电池寿命,并提高使用者的安全性。
3.7v锂电池充放电保护电路3.7V锂电池充放电保护电路是一个重要的电子电路,主要用于保护锂电池在充放电过程中的安全使用。
这种电路可以防止电池过度充电、过度放电和短路等情况,从而延长电池的使用寿命和防止电池热失控导致的安全问题。
一、电路组成3.7V锂电池充放电保护电路主要由锂电池、充电电路、放电电路和保护电路四部分组成。
其中,保护电路是核心部分,它由充电保护芯片、放电保护芯片和电压检测芯片等组成。
二、工作原理1.充电工作原理:当锂电池连接到充电电路时,充电保护芯片会检测电池的电压和电流。
如果电池电压或电流超过设定值,充电保护芯片会自动切断充电电路,以避免电池过度充电。
同时,电压检测芯片会检测电池的电压,当电池电压达到设定值时,充电保护芯片会自动关闭充电电路,以避免电池过充。
2.放电工作原理:当锂电池需要放电时,放电保护芯片会检测电池的电压和电流。
如果电池电压或电流超过设定值,放电保护芯片会自动切断放电电路,以避免电池过度放电。
同时,电压检测芯片会检测电池的电压,当电池电压低于设定值时,放电保护芯片会自动关闭放电电路,以避免电池过放。
3.短路保护:如果锂电池发生短路,电流会迅速增加,这时,放电保护芯片会自动切断放电电路,以避免电流过大损坏电池。
同时,充电保护芯片也会自动关闭充电电路,以避免电池过充而损坏。
三、电路特点1.具有充电、放电和短路保护功能:该电路具有全面的保护功能,可以有效地防止锂电池在充放电过程中出现过度充电、过度放电和短路等问题。
2.高精度控制:该电路采用先进的控制技术,可以实现对电池电压和电流的高精度检测和控制,确保电池在安全范围内使用。
3.可靠性高:该电路采用高品质的电子元件和先进的生产工艺,具有高可靠性和长寿命等特点,可以满足各种应用场景的需求。
4.体积小、重量轻:该电路体积小、重量轻,方便携带和使用,适用于各种移动设备和其他小型电子产品中。
5.安全可靠:该电路采用多重保护机制,确保电池在任何情况下都不会出现过充、过放和短路等现象,从而保证了电池的安全可靠。
锂离子电池的原理锂离子电池是一种常见的电池类型,广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
它的原理是利用锂离子在正负极之间的迁移来实现电荷的存储和释放。
在充电时,锂离子从正极(通常是氧化物)迁移到负极(通常是石墨),在放电时则相反。
这种迁移过程是通过电解质中的离子传导实现的。
锂离子电池的正极通常是由锂离子化合物构成,如三氧化二锂(Li2O3)、钴酸锂(LiCoO2)等。
而负极则通常是由碳材料构成,如石墨。
电解质一般采用有机溶剂和锂盐组成的液体或固体。
在充电时,正极材料中的锂离子被氧化,氧化物中的锂离子释放出电子,然后通过外部电路流向负极,同时负极材料中的碳结构吸附这些锂离子。
在放电时,这些锂离子又会从负极释放出来,回到正极的氧化物中,同时释放出储存在其中的电子,从而产生电流。
锂离子电池的工作原理可以用下面的化学方程式来表示:在充电时:正极,LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-。
负极,C + xLi+ + xe→ LixC。
在放电时:正极,Li1-xCoO2 + xLi+ + xe→ LiCoO2。
负极,LixC → C + xLi+ + xe-。
其中,LiCoO2代表正极的材料,C代表负极的材料,Li+代表锂离子,e-代表电子。
在充放电过程中,锂离子在正负极之间来回迁移,而电子则通过外部电路流动,从而实现了电荷的储存和释放。
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率等优点,因此得到了广泛的应用。
但是,锂离子电池也存在着安全性、成本和资源等方面的挑战,如过充、过放、高温等情况可能导致电池的短路、爆炸等问题,同时锂资源的有限性也制约了其大规模应用。
因此,未来锂离子电池仍需要不断的技术创新和改进,以满足人们对于高能量密度、安全性和可持续发展的需求。
总之,锂离子电池的原理是通过锂离子在正负极之间的迁移来实现电荷的存储和释放,其工作原理可以用化学方程式来表示。
锂离子电池具有许多优点,但也面临着一些挑战,未来仍需要不断改进和创新。
手机锂离子电池的保护电路与充电器 上世纪90年代市面上自推出可充锂离子电池以来,由于其价格低廉,容量大,无记忆等特性而深受广大群众的喜爱,特别是在携带式的电器通讯设备中(例手机,MPG 随身听,便携式DV 摄录机,数码相机,笔记本电脑等), 锂离子电池己成为主流或首选品种,故当前了解锂离子电池的简单原理和充放电知识,己成为推行现代教育技术,不可忽略的内容。
手机使用的锂离子电池,阳极通常是铜片或石墨电极组成,阴极通常是二氧化锂组成,电池充电时,阴极中锂原子电离成锂离子和电子,锂离子向阳极移动并与电子合成锂原子,放电时,阳极表面锂原子又电离成锂离子和电子,锂离子移动到阴极处重新结合成锂原子,由于电池内锂总是以离子形态出现,故称锂离子电池。
锂离子电池每一个单体电压约为3.6V ,工作时电压会随时间增大而徐徐下降,所以手机上能通过电路检测出电池的即时电压,从而显示剩余电量,以便及时充电。
常用手机锂离子电池单体的充电电压最好保持在4.1V 左右,充电电流通常限制在500mA 以下,放电电流不应超过1500mA 。
放电电压不应低于2.2V ,否则会造成锂离子电池永久性损坏,故一般锂离子电池内部都按置保护电路,由于锂离子电池,对环境温度敏感,正常工作温度应为-200 C —600C,所以有一些锂离子电池壳内除通常配有完善的过流过压保护电路外还配有温度保护电路。
保护电路一般由3-6片小型贴片集成电路和大量贴片三极管,电阻,电容等组成,双面焊接在一小块印刷线路板上,性能一般都很优异.检测锂离子电池内部的电压电流保护电路最简单的方法是用多用表的直流电流档,将其量程拨在2.5A以上,然后短时间将两个表笔分别接电池,+,- ,两极,测定电池的短路电流, 如表针只抖动一下就显示没电了, 表明电池内部有保护电路,该电路已处于保护状态, 电池自动暂时失去了供电能力, 此时需要将电池放入充电器中, 充电一两秒, 解除短路保护状态后又能正常使用了, 否则说明电池内部根本没有保护电路或电路已损坏。
锂电池保护电路板原理引言锂电池在现代生活中得到了广泛应用,如手机、平板电脑、电动车等。
然而,由于其特殊的化学性质,若不加以保护和管理,可能会导致过充、过放、短路等危险情况,甚至引发火灾或爆炸。
为了确保锂电池的安全使用,我们需要在电池上加装锂电池保护电路板(以下简称BMS)。
本文将详细解释与锂电池保护电路板原理相关的基本原理,并确保解释清楚、易于理解。
锂电池基本原理我们需要了解锂电池的基本工作原理。
锂电池是一种化学能转换为电能的装置。
它由正极、负极和隔膜组成。
正极通常采用氧化物材料(如LiCoO2),负极则采用碳材料(如石墨)。
当锂离子从负极通过隔膜进入正极时,化学反应释放出电子,并产生正极材料的还原物。
当外部负载连接到正负极之间时,电子会流动,从而实现了电能的转换和传输。
然而,锂电池在使用过程中存在一些问题。
当锂离子在充放电过程中反复嵌入和脱嵌时,正负极材料可能会发生结构变化,导致容量衰减。
由于锂电池的特殊性质,若不加以保护和管理,可能会出现过充、过放、短路等危险情况。
锂电池保护需求为了确保锂电池的安全使用,我们需要满足以下几个基本需求:1.过充保护:防止充电时电压超过安全范围。
2.过放保护:防止放电时电压低于安全范围。
3.短路保护:防止正负极直接短路。
4.温度保护:防止温度过高引发危险。
5.均衡充放电:使每个单体电池都能得到均衡充放电。
锂电池保护电路板原理为了满足上述需求,我们需要在锂电池上加装BMS。
BMS是一种集成了多种功能的电路板,它可以监测和控制电池的状态,并采取相应的措施保护电池。
下面将详细介绍BMS的工作原理。
1. 过充保护过充保护是指防止锂电池在充电时电压超过安全范围。
当电压超过设定的阈值时,BMS会采取以下措施:•切断充电:BMS会通过控制充电管理芯片或继电器,切断充电源与锂电池之间的连接,停止充电过程。
•发出警报:BMS会触发警报装置(如蜂鸣器),发出警报提示用户。
2. 过放保护过放保护是指防止锂电池在放电时电压低于安全范围。
充电过程:电池的正极有锂离子生成,生成的锂离子从正极“跳进”电解液里,通过电解液“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞(聚合物电解质膜),运动到负极,与早就通过外部电路跑到负极的电子结合在一起。
正极上发生的反应为:LiCoO2==充电==Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)负极上发生的反应为:6C+XLi++Xe=====LixC6。
在充电的过程中,Li+从正极LiCoO2中脱出,进入电解液,在充电器附加的外电场作用下向负极移动,依次进入石墨或焦炭C组成的负极,在负极形成LiC化合物。
而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。
放电过程:放电时电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路径不同,电子从负极通过外部电路跑到正极;锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量,回正极的锂离子越多,放电容量越高。
电池保护板主要是针对可充电电池(一般指锂电池)起保护作用的集成电路板。
锂电池(可充型)之所以需要保护,是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,因此锂电池总会有保护板和一片电流保险器出现。
一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。
而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间。
就跟倒啤酒一样,倒太快的话会产生泡沫,反而不满。
过充电保护过放电保护过流保护放电电流不能过大绝对不能过放电!锂电池内部存储电能是靠电化学一种可逆的化学变化实现的,过度的放电会导致这种化学变化有不可逆的反应发生,因此锂电池最怕过放电,一旦放电电压低于2.7V,将可能导致电池报废。
好在手机电池内部都已经装了保护电路,电压还没低到损坏电池的程度,保护电路就会起作用,停止放电。
锂离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性.本文详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要求.近年来,PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源.锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化.针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池.由于锂离子电池能量密度高,因此难以确保电池的安全性.在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,从而降低可充电次数.保护电路图该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01,充、放电控制MOSFET1(内含两只N沟道MOSFET)等部分组成,单体锂电池接在B+和B-之间,电池组从P+和P-输出电压。
充电时,充电器输出电压接在P+和P-之间,电流从P+到单体电池的B+和B-,再经过充电控制MOSFET到P-。
在充电过程中,当单体电池的电压超过4.35V时,专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充电而损坏。
放电过程中,当单体电池的电压降到2.30V时,DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放电而损坏,DW01的CS脚为电流检测脚,输出短路时,充放电控制MOSFET的导通压降剧增,CS脚电压迅速升高,DW01输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断,从而实现过电流或短路保护。
锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性,并防止特性劣化.锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率MOSFET所构成,其中保护IC监视电池电压,当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池,保护IC的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流/短路保护.过度充电保护过度充电保护IC的原理为:当外部充电器对锂电池充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态.此时,保护IC需检测电池电压,当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)即激活过度充电保护,将功率MOS由开转为关断,进而截止充电.另外, 还必须注意因噪声所产生的过度充电检出误动作,以免判定为过充保护.因此,需要设定延迟时间,并且延迟时间不能短于噪声的持续时间.过度放电保护在过度放电的情况下,电解液因分解而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低.采用锂电池保护IC可以避免过度放电现象发生,实现电池保护功能.过度放电保护IC原理:为了防止锂电池的过度放电状态,假设锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过度放电电压检测点(假定为2.3V)时将激活过度放电保护,使功率MOSFET由开转变为关断而截止放电,以避免电池过度放电现象发生,并将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅0.1uA.当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除.另外,考虑到脉冲放电的情况,过放电检测电路设有延迟时间以避免发生误动作.过电流及短路电流因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路,为确保安全,必须使其立即停止放电.过电流保护IC原理为,当放电电流过大或短路情况发生时,保护IC将激活过(短路)电流保护,此时过电流的检测是将功率MOSFET的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形,如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电,计算公式为: V-=I×Rds(on)×2(V-为过电流检测电压,I为放电电流).假设V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,则保护电流的大小为I=4A.同样地,过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时发生误动作.通常在过电流发生后,若能去除过电流因素(例如马上与负载脱离),将会恢复其正常状态,可以再进行正常的充放电动作.锂电池保护IC的新功能除了上述的锂电池保护IC功能之外,下面这些新的功能同样值得关注:1. 充电时的过电流保护当连接充电器进行充电时突然发生过电流(如充电器损坏),电路立即进行过电流检测,此时Cout将由高转为低,功率MOSFET由开转为关断,实现保护功能.V-(Vdet4过电流检测电压,Vdet4为-0.1V)=I(充电电流)×Rds(on)×22. 过度充电时的锁定模式通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间,然后就会将功率MOSFET关断以达到保护的目的,当锂电池电压一直下降到解除点(过度充电滞后电压)时就会恢复,此时又会继续充电-保护-放电-充电-放电.这种状态的安全性问题将无法获得有效解决,锂电池将一直重复着充电-放电-充电-放电的动作,功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态,这样可能会使MOSFET变热,还会降低电池寿命,因此锁定模式很重要.假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式,MOSFET将不会变热,且安全性相对提高很多.在过度充电保护之后,只要充电器连接在电池包上,此时将进入过充锁定模式.此时,即使锂电池电压下降也不会发生再充电的情形,将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态.3. 减小保护电路组件尺寸将过度充电和短路保护用的延迟电容集成到到保护IC里面,以减小保护电路组件尺寸.对保护IC性能的要求1. 过度充电保护的高精度化当锂离子电池有过度充电状态时,为防止因温度上升所导致的内压上升,须截止充电状态.保护IC将检测电池电压,当检测到过度充电时,则过度充电检测的功率MOSFET使之关断而截止充电.此时应注意的是过度充电的检测电压的高精度化,在电池充电时,使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题,同时兼顾到安全性问题,因此需要在达到容许电压时截止充电状态.要同时符合这两个条件,必须有高精度的检测器,目前检测器的精度为25mV,该精度将有待于进一步提高.2. 降低保护IC的耗电随着使用时间的增加,已充过电的锂离子电池电压会逐渐降低,最后低到规格标准值以下,此时就需要再度充电.若未充电而继续使用,可能造成由于过度放电而使电池不能继续使用.为防止过度放电,保护IC 必须检测电池电压,一旦达到过度放电检测电压以下,就得使放电一方的功率MOSFET 关断而截止放电.但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在,因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度.3. 过电流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求因不明原因导致短路时必须立即停止放电.过电流的检测是以功率MOSFET的Rds(on)为感应阻抗,以监视其电压的下降,此时的电压若比过电流检测电压还高时即停止放电.为了使功率MOSFET的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效应用,需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为20mΩ~30mΩ,这样过电流检测电压就可较低.4. 耐高电压电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生,因此保护IC应满足耐高压的要求.5. 低电池功耗在保护状态时,其静态耗电流必须要小0.1uA.6. 零伏可充电有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V,故保护IC需要在0V时也可以实现充电.保护IC发展展望如前所述,未来保护IC将进一步提高检测电压的精度、降低保护IC 的耗电流和提高误动作防止功能等,同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点.在封装方面,目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装,将来还有CSP 封装,甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求.在功能方面,保护IC不需要集成所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大大减少成本及尺寸.当然,功能组件单晶体化是不变的目标,如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等外围电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组,但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低,难以与其它IC 集成,即使以特殊技术制成单芯片,恐怕成本将会过高.因此,保护IC的单晶体化将需一段时间来解决.看了不少资料和文章,自己也在研究,但是在锂电池保护电路方面,很难找到不错的探讨专题。
锂电池保护板原理
锂电池保护板原理是通过监测电池的电压和电流,并根据设定的保护参数,实现对锂电池进行保护的一种电路板。
其主要工作原理包括以下几个方面:
1. 电池欠压保护:当锂电池的电压下降到设定的欠压保护阈值时,保护板会立即切断电池与负载电路之间的连接,以防止电池继续被放电,从而保护电池的正常使用和延长寿命。
2. 电池过压保护:当锂电池的电压上升到设定的过压保护阈值时,保护板会切断电池与充电电路之间的连接,以避免电池过充,从而降低电池因充电过程中的损坏和安全风险。
3. 电池过流保护:当锂电池充电或放电时,电流超过设定的过流保护阈值时,保护板会及时切断电池与负载电路之间的连接,以防止电池的短时间放电或充电过程中超负荷工作,从而保护电池的安全稳定运行。
4. 温度保护:保护板内部会设置一个温度传感器用于监测电池温度,当电池温度升高到一定的温度阈值时,保护板会触发保护机制,切断电池与加载电路之间的连接,以防止电池因过热而损坏或引发安全事故。
总结起来,锂电池保护板通过监测电池的电压、电流和温度等参数,实现对锂电池的欠压、过压、过流和温度等方面的保护,确保电池的安全可靠运行,同时延长锂电池的使用寿命。
锂电池充电电路图锂电池是继镍镉、镍氢电池之后,可充电电池家族中的佼佼者.锂离子电池以其优良的特性,被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池:锂离子电池的负极为石墨晶体,正极通常为二氧化锂。
充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。
放电时,锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。
所以,在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现,而不是以金属锂的形态出现。
因而这种电池叫做锂离子电池,简称锂电池。
锂电池具有:体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点,但价格较贵。
镍镉电池因容量低,自放电严重,且对环境有污染,正逐步被淘汰。
镍氢电池具有较高的性能价格比,且不污染环境,但单体电压只有1.2V,因而在使用范围上受到限制。
二、锂电池的特点:1、具有更高的重量能量比、体积能量比;2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压;3、自放电小可长时间存放,这是该电池最突出的优越性;4、无记忆效应。
锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电;5、寿命长。
正常工作条件下,锂电池充/放电循环次数远大于500次;6、可以快速充电。
锂电池通常可以采用0.5~1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1~2小时;7、可以随意并联使用;8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池;9、成本高。
与其它可充电池相比,锂电池价格较贵。
三、锂电池的内部结构:锂电池通常有两种外型:圆柱型和长方型。
电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。
负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。
电池内充有有机电解质溶液。
一、锂电池保护电路工作原理1.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8205的第5、4脚,8205内的两个MOS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R22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,8205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B+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8205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。
3.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,电芯的电压将越来越高,当电芯电压升高到4.4V时,DW01将认为电芯电压已处于过充电电压状态,便立即断开第3脚的输出电压,使第3脚电压变为0V,8205内的开关管因第4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。
即电芯的充电回路被切断,电芯将停止充电。
保护板处于过充电状态并一直保持。
等到保护板的B+与P-间接上放电负载后,因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压,使8205内的过充电控制管导通,即电芯的B-与保护板P-又重新接上,电芯又能进行正常的充放电。
锂电池保护电路原理
锂电池保护电路的原理是通过控制电池的充放电过程,保证电池在安全范围内工作,预防过充、过放、过流等问题的发生,从而延长电池的使用寿命并确保使用过程中的安全性。
1. 过充保护:当锂电池充电到达允许的最高电压时,保护电路会切断电池与充电源的连接,防止继续充电,从而避免过充引起的安全隐患。
2. 过放保护:当锂电池电压降到允许的最低电压时,保护电路会切断电池与负载的连接,防止继续放电,以防止电池过放而损坏。
3. 过流保护:在使用过程中,如果负载产生过高的电流,保护电路会及时切断电池与负载的连接,防止过大电流对电池产生损害或引起过热、安全事故。
4. 温度保护:保护电路还会通过温度传感器实时检测电池的温度,当电池温度过高时,保护电路会切断电池与充电源或负载的连接,以防止温度过高引起的安全隐患。
5. 均衡充放电:在锂电池组中,不同单体电池之间的容量和电压可能存在差异,为了避免电池的过充或过放,保护电路还会实施均衡充放电策略,即通过调节电流,使各个单体电池的电荷状态维持在接近的水平。
综上所述,锂电池保护电路通过监测和控制电池的充放电过程,
有效地保护电池的工作安全,延长电池的使用寿命并提高使用时的安全性。
锂离子电池工作原理锂离子电池是一种常见的可充电电池,广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等电子设备中。
它的工作原理是通过锂离子在正负极之间的迁移来实现电荷的存储和释放。
锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
其中,正极材料通常采用锂化合物,如锂钴酸锂、锂铁磷酸锂等;负极材料则是碳材料,如石墨。
电解质是一种可导电的溶液或固体,常用的电解质是有机溶液或聚合物凝胶。
隔膜则起到隔离正负极的作用,防止短路。
在充电过程中,锂离子从正极材料中脱嵌,通过电解质和隔膜迁移到负极材料中嵌入。
同时,电子也从负极通过外部电路流向正极,完成充电过程。
这个过程是可逆的,因此锂离子电池可以重复充放电。
当需要使用电池供电时,锂离子从负极材料中脱嵌,通过电解质和隔膜迁移到正极材料中嵌入。
同时,电子从正极通过外部电路流向负极,驱动设备工作。
这个过程是不可逆的,因此电池的容量会逐渐减小。
锂离子电池的工作原理可以通过以下几个步骤来解释:1. 充电过程中,正极材料中的锂离子被氧化,释放出电子,电子通过外部电路流向负极材料。
同时,锂离子穿过电解质和隔膜,迁移到负极材料中嵌入。
2. 放电过程中,负极材料中的锂离子被氧化,释放出电子,电子通过外部电路流向正极材料。
同时,锂离子穿过电解质和隔膜,迁移到正极材料中嵌入。
3. 充放电过程中,电解质和隔膜起到了隔离正负极的作用,防止短路。
电解质中的溶液或凝胶能够导电,使得锂离子能够迁移。
4. 锂离子的迁移是通过离子扩散来实现的,即锂离子在电解质中的运动。
锂离子会沿着浓度梯度从高浓度区域向低浓度区域扩散。
5. 锂离子的迁移速度受到材料的性质、电解质的浓度和温度等因素的影响。
通常情况下,锂离子在电解质中的迁移速度较快,使得锂离子电池具有较高的充放电效率。
总结起来,锂离子电池的工作原理是通过锂离子在正负极之间的迁移来实现充放电过程。
正极材料在充电过程中脱嵌锂离子,放电过程中嵌入锂离子;负极材料则相反。
电解质和隔膜起到了隔离和导电的作用。
锂离子电池结构及其工作原理详解锂系电池分为锂电池和锂离子电池。
手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池。
而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品。
锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。
一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池,是现代高性能电池的代表。
锂离子电池的工作原理锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。
锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。
在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。
在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。
当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。
同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。
回正极的锂离子越多,放电容量越高。
一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。
而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间。
就跟倒啤酒一样,倒太快的话会产生泡沫,反而不满。
对电池来说,正常使用就是放电的过程。
锂电池放电需要注意几点:。
锂电池保护电路原理及功能有哪些?离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性.本文详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要求.近年来,PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源.锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化.针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池.由于锂离子电池能量密度高,因此难以确保电池的安全性.在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,从而降低可充电次数.锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性,并防止特性劣化.锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率MOSFET所构成,其中保护IC监视电池电压,当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池,保护IC的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流/短路保护.过度充电保护过度充电保护IC的原理为:当外部充电器对锂电池充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态.此时,保护IC需检测电池电压,当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)即激活过度充电保护,将功率MOS由开转为关断,进而截止充电.另外, 还必须注意因噪声所产生的过度充电检出误动作,以免判定为过充保护.因此,需要设定延迟时间,并且延迟时间不能短于噪声的持续时间.过度放电保护在过度放电的情况下,电解液因分解而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低.采用锂电池保护IC可以避免过度放电现象发生,实现电池保护功能.过度放电保护IC原理:为了防止锂电池的过度放电状态,假设锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过度放电电压检测点(假定为2.3V)时将激活过度放电保护,使功率MOSFET由开转变为关断而截止放电,以避免电池过度放电现象发生,并将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅0.1uA.当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除.另外,考虑到脉冲放电的情况,过放电检测电路设有延迟时间以避免发生误动作.过电流及短路电流因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路,为确保安全,必须使其立即停止放电.过电流保护IC原理为,当放电电流过大或短路情况发生时,保护IC将激活过(短路)电流保护,此时过电流的检测是将功率MOSFET的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形,如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电,计算公式为: V-=I×Rds(on)×2(V-为过电流检测电压,I为放电电流).假设V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,则保护电流的大小为I=4A.同样地,过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时发生误动作.通常在过电流发生后,若能去除过电流因素(例如马上与负载脱离),将会恢复其正常状态,可以再进行正常的充放电动作.锂电池保护IC的新功能除了上述的锂电池保护IC功能之外,下面这些新的功能同样值得关注:1. 充电时的过电流保护当连接充电器进行充电时突然发生过电流(如充电器损坏),电路立即进行过电流检测,此时Cout将由高转为低,功率MOSFET由开转为关断,实现保护功能.V-(Vdet4过电流检测电压,Vdet4为-0.1V)=I(充电电流)×Rds(on)×22. 过度充电时的锁定模式通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间,然后就会将功率MOSFET关断以达到保护的目的,当锂电池电压一直下降到解除点(过度充电滞后电压)时就会恢复,此时又会继续充电-保护-放电-充电-放电.这种状态的安全性问题将无法获得有效解决,锂电池将一直重复着充电-放电-充电-放电的动作,功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态,这样可能会使MOSFET变热,还会降低电池寿命,因此锁定模式很重要.假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式,MOSFET将不会变热,且安全性相对提高很多.在过度充电保护之后,只要充电器连接在电池包上,此时将进入过充锁定模式.此时,即使锂电池电压下降也不会发生再充电的情形,将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态.3. 减小保护电路组件尺寸将过度充电和短路保护用的延迟电容集成到到保护IC里面,以减小保护电路组件尺寸.对保护IC性能的要求1. 过度充电保护的高精度化当锂离子电池有过度充电状态时,为防止因温度上升所导致的内压上升,须截止充电状态.保护IC将检测电池电压,当检测到过度充电时,则过度充电检测的功率MOSFET使之关断而截止充电.此时应注意的是过度充电的检测电压的高精度化,在电池充电时,使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题,同时兼顾到安全性问题,因此需要在达到容许电压时截止充电状态.要同时符合这两个条件,必须有高精度的检测器,目前检测器的精度为25mV,该精度将有待于进一步提高.2. 降低保护IC的耗电随着使用时间的增加,已充过电的锂离子电池电压会逐渐降低,最后低到规格标准值以下,此时就需要再度充电.若未充电而继续使用,可能造成由于过度放电而使电池不能继续使用.为防止过度放电,保护IC必须检测电池电压,一旦达到过度放电检测电压以下,就得使放电一方的功率MOSFET 关断而截止放电.但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在,因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度.3. 过电流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求因不明原因导致短路时必须立即停止放电.过电流的检测是以功率MOSFET的Rds(on)为感应阻抗,以监视其电压的下降,此时的电压若比过电流检测电压还高时即停止放电.为了使功率MOSFET的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效应用,需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为20mΩ~30mΩ,这样过电流检测电压就可较低.4. 耐高电压电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生,因此保护IC应满足耐高压的要求.5. 低电池功耗在保护状态时,其静态耗电流必须要小0.1uA.6. 零伏可充电有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V,故保护IC需要在0V时也可以实现充电.保护IC发展展望如前所述,未来保护IC将进一步提高检测电压的精度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等,同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点.在封装方面,目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装,将来还有CSP封装,甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求.在功能方面,保护IC不需要集成所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大大减少成本及尺寸.当然,功能组件单晶体化是不变的目标,如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等外围电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组,但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低,难以与其它IC集成,即使以特殊技术制成单芯片,恐怕成本将会过高.因此,保护IC的单晶体化将需一段时间来解决.。
锂电池保护电路原理锂电池保护电路是一种用于保护锂电池免受过充、过放、过流和短路等异常情况的电路。
锂电池保护电路通常包括电池保护IC、保险丝、MOS管、电池均衡电路等。
锂电池保护电路的原理是通过监测电池的电压、电流和温度等信息,对电池进行保护。
当电池的电压超过设定值时,保护电路会切断电池与负载之间的连接,防止电池因过充而受损。
同样地,当电池的电压低于设定值时,保护电路会切断电池与负载之间的连接,防止电池因过放而受损。
保护电路还可以检测电池的充电和放电电流,当电池的充电电流超过设定值时,保护电路会切断电池与充电器之间的连接,防止电池因过流而受损。
同样地,当电池的放电电流超过设定值时,保护电路会切断电池与负载之间的连接,防止电池因过流而受损。
另外,锂电池保护电路还可以监测电池的温度,当电池的温度超过设定值时,保护电路会切断电池与负载之间的连接,防止电池因过热而受损。
这是因为锂电池在高温下容易发生热失控,甚至引发火灾或爆炸。
锂电池保护电路中的保险丝起到过流保护的作用。
当电池的放电电流超过保险丝的额定电流时,保险丝会熔断,切断电池与负载之间的连接,防止电池受到更大的损害。
保险丝可以根据电池的额定电流进行选择,以确保在异常情况下能够及时切断电路。
MOS管主要用于实现电池与负载之间的连接和切断。
当电池与负载之间需要连接时,MOS管导通;当电池与负载之间需要切断时,MOS管截止。
MOS管的导通状态和截止状态是由保护电路的控制信号控制的。
通过控制MOS管的导通和截止,保护电路可以实现对电池与负载之间的连接和切断。
电池均衡电路用于均衡电池组中的每个单体电池的电压。
由于锂电池组由多个电池串联而成,在使用过程中,不同电池之间的电压差异会导致电池的不均衡,可能会导致某些电池过充或过放。
电池均衡电路可以根据各个单体电池的电压来控制电流的分配,使得不同单体电池之间的电压保持在一个合理的范围内,从而延长电池组的寿命。
总之,锂电池保护电路通过监测电池的电压、电流和温度等信息,实现对电池的过充、过放、过流和过热等异常情况的保护。
手机锂离子电池保护电路原理分析由于锂离子电池的特性与其它可充电电池不同,内部通常都带有一块电路板,不少人对该电路的作用不了解(有些人可能还不知道锂电里有保护电路),下面将对锂离子电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。
锂电池分为一次电池和二次电池两类,目前在手机里的备用电池因耗电小主要使用不可充电的一次锂电池,而在手机主电池因耗电量较大则使用可充电的二次电池,即锂离子电池。
与镍镉和镍氢电池相比,锂离子电池具备以下几个优点:1、电压高,单节锂离子电池的电压可达到3.6V,远高于镍镉和镍氢电池的1.2V电压。
2、容量密度大,其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5倍。
3、荷电保持能力强(即自放电小),在放置很长时间后其容量损失也很小。
4、寿命长,正常使用其循环寿命可达到500次以上。
5、没有记忆效应,在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。
由于锂离子电池的化学特性,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,因此所有的锂离子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离子电池保护电路原理图。
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。
手机锂离子电池保护电路原理分析上网时间:2009-07-22 来源:EAW电子技术应用
中心议题:
锂离子电池的特点
锂离子电池保护电路工作原理
解决方案:
采用过充电保护
采用过放电保护
放电过电流保护
线路短路保护
述。
锂电池分为一次电池和二次电池两类,目前在手机里的备用电池因耗电小主要使用不可充电的一次锂电池,而在手机主电池因耗电量较大则使用可充电的二次电池,即锂离子电池。
与镍镉和镍氢电池相比,锂离子电池具备以下几个优点:
1、电压高,单节锂离子电池的电压可达到3.6V,远高于镍镉和镍氢电池的1.2V电压。
2、容量密度大,其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5倍。
3、荷电保持能力强(即自放电小),在放置很长时间后其容量损失也很小。
4、寿命长,正常使用其循环寿命可达到500次以上。
5、没有记忆效应,在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。
由于锂离子电池的化学特性,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,因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行监测,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离子电池保护电路原理图。
V1、V2)和一个控
N1
MOSFET的栅极,MOSFET
分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断,C3
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
MOSFET的导
通阻抗很小,通常小于30
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。
手机锂离子电池保护电路原理分析上网时间:2009-07-22 来源:EAW电子技术应用
4.28V(该值由控制IC决定,不同的IC“CO”脚将由高电压转变为零电压,使V2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V2的存在,电池可以通过该二极管对外
4.28V至发出关断V2信号之间,还有一段延时时间,该延时时间的长短由C3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V1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V1自带的体二极管VD1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V1信号之间,也有一段延时时间,该延时时间的长短由C3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
时,由于MOSFET
U=I*RDS*2,RDS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V1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V1信号之间,也有一段延时时间,该延时时间的长短由C3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V1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。
以上详细阐述了单节锂离子电池保护电路的工作原理,上面电路中所用的控制IC为日本理光公司的R5421系列,在实际的电池保护电路中,还有许多其它类型的控制IC,如日本精工的S-8241系列、日本MITSUMI 的MM3061系列、富晶的FS312和FS313系列、类比科技的AAT8632系
IC
系列。
外,电路中还有一个重要元件,就是MOSFET,它在电路中
MOSFET较好时,其导通阻抗很小,电池包的内阻就小,带载能力也强,在放电时其消耗的电能也少。
随着科技的发展,手机的体积越做越小,而随着这种趋势,对锂离子电池的保护电路体积的要求也越来越小,在这两年已出现了将控制IC和MOSFET整合成一颗保护IC的产品,如DIALOG公司的DA7112系列,有的厂家甚至将整个保护电路封装成一颗小尺寸的IC,如MITSUMI公司的产品。
手机的锂离子电池在损坏后,有些是保护电路出故障(尤其是进水机的电池),因此有些锂电可以拆开来修复,既环保又不浪费。