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電池保護板過充過放保護原理

冬至子 ? 來源:電子科技ROOM ? 作者:ROOMist ? 2023-10-09 11:17 ? 次閱讀

如今社會電子化越來越普遍,也越來越多的產(chǎn)品內(nèi)部集成了電池,電池是一種通過內(nèi)部材料發(fā)生化學反應產(chǎn)生電能的器件,受其工作原理影響,電池屬于一種危險物品,做的好,就是一個好的電能來源,做的不好,那就是一個定時炸彈,空運,海運,快遞運輸?shù)榷紩﹄姵仡惍a(chǎn)品特別關(guān)注。

應用于產(chǎn)品上的電池一般是電池包,包括電芯和保護板,電芯本身是必須經(jīng)過嚴格認證的,保護板是為了實現(xiàn)產(chǎn)品應用中針對電池方面的單一故障保護,避免外部不利的使用條件直接對電池造成不必要的影響。

過放保護和過充保護是電池保護板的基本功能,過放保護是為了保護電池不至于放完電,導致電壓過低,電池無法重新使用;過充保護是為了保護電池不至于充太滿,導致電壓太高,超過電池的承受能力,造成危害。

電池保護板如下應用電路:

圖片

上圖為3節(jié)電池串聯(lián)的保護板參考設(shè)計,圖中可以觀察到,在外部電源EB和內(nèi)部電池之間有兩個背靠背的MOSFET,均為PMOS,靠EB端的MOSFET稱為充電用FET,靠電池端的稱為放電用FET,充電用FET受COP控制,放電用FET受DOP控制,VMP檢測外部電源電壓,VCn(b=1,2,3)檢測電池電壓。

充電用FET的作用是控制充電通路,該FET導通時,外部電源可往電池充電,該FET截止時,外部電源無法進入電池,也即電池無法進行充電,但是電池電壓可以通過該FET的體二極管往外輸出。放電用FET的作用是控制充電通路,該FET導通時,電池可對外放電,而該FET截止時,完全截止了電池的放電路徑。

過充電狀態(tài):

電池保護IC通過VCn腳實時監(jiān)測每個電池的電壓,當外部電源持續(xù)充電導致任何一個電池電壓超過規(guī)定的過充檢測電壓時,電池保護IC將使COP變?yōu)楦咦钁B(tài),此時充電用FET將截止,實現(xiàn)過充電保護。

若要解除過充電保護狀態(tài),對于S-8254A電池保護IC的規(guī)定,有如下兩種情況:

1)全部電池處于規(guī)定的過充解除電壓以下時;
2)全部電池處于規(guī)定的過充檢測電壓以下,且VMP端子電壓在39/40×VDD以下時。

按照以上描述,一般選擇拔掉充電器或去掉施加在電池上的外部電源即可實現(xiàn)電池過充狀態(tài)的解除,需要注意的是,過充電保護狀態(tài)解除后,充電用FET并不是立馬就能導通,因此,會有一段很小的時間,在EB端的電壓為VBAT-VD,VBAT即為電芯的輸出電壓,VD為充電用FET體二極管的壓降,此二極管壓降在0.7V左右,因此,若此時外部有檢測電池電壓的檢測電路,如滯回比較器電路,需要注意滯回區(qū)間要把這個情況考慮進去。

過放電狀態(tài):

電池保護IC通過VCn腳實時監(jiān)測每個電池的電壓,當外部電源持續(xù)充電導致任何一個電池電壓超過規(guī)定的過放檢測電壓時,電池保護IC將使DOP變?yōu)榕cVDD電平,此時放電用FET將截止,實現(xiàn)過放電保護。

對于S-8254A保護IC,當進入過放保護狀態(tài)后,S-8254A也將進入休眠狀態(tài),此舉是為了將電池耗電降到最低,避免電池因IC的功耗持續(xù)耗電導致電芯進入深度放電狀態(tài),電芯電壓持續(xù)降低后,S-8254A將無法正常工作,且不說電芯出問題,保護板的FET都無法被打開,結(jié)果就是造成整個電池無法充電。S-8254A進入休眠狀態(tài)后,會將COP端子也變?yōu)楦咦钁B(tài),此時放電FET也被關(guān)斷。

當插入外部電源,也即VMP端檢測到大于VDD的電壓時,即解除休眠狀態(tài),恢復正常充電。

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