鋰電池保護板工作原理及構成介紹

鋰電池保護板是對串聯鋰電池組的充放電保護；在充滿電時能保證各單體電池之間的電壓差異小于設定值（一般±20mV），實現電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯充電方式下的充電效果；同時檢測電池組中各個單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態，保護并延長電池使用壽命；欠壓保護使每一單節電池在放電使用時避免電池因過放電而損壞。

 

　　鋰電池保護板技術參數

　　均衡 電流 ：80mA（VCELL=4.20V時）

 

　　均衡起控點：4.18±0.03 V過充門限 ：4.25±0.05 V （4.30±0.05 V可選）

 

　　過放門限 ：2.90±0.08 V （2.40±0.05 V可選）

 

　　過放延時 ：5mS

 

　　過放釋放 ：斷開負載，并且各單體電池電壓均高于過放門限；

 

　　過流釋放 ：斷開負載釋放

 

　　過溫保護 ：有接口，需安裝可恢復性溫度保護開關；

 

　　工作電流 ：15A（根據客戶選擇）

 

　　靜態功耗 ：《0.5mA

 

　　短路保護功能：能保護，斷開負載可自恢復。

 

　　主要功能：過充保護功能，過放保護功能，短路保護功能，過流保護功能，過溫保護功能，均衡保護功能。

 

　　接口定義：該板的充電口與放電口相互獨立，兩者共正極，B-為連接電池的負極，C-為充電口的負極；P-為放電口的負極；B-、P-、C-焊盤均是過孔式，焊盤孔直徑均為3mm;電池各充電檢測接口以DC針座形式輸出。

 

　　參數說明：最大工作電流和過流保護電流值的配置，單位：A（5/8，8/15，10/20，12/25，15/30，20/40，25/35，30/50，35/60，50/80，80/100），特殊過流值可以按客戶要求定制.

 

　　鋰電池保護板根據使用IC，電壓等不同而電路及參數有所不同，保護板有兩個核心部件：一塊保護IC，它是由精確的比較器來獲得可靠的保護參數；另外是MOSFET串在主充放電回路中擔當高速開關，執行保護動作。下面以DW01 配MOS管8205A進行講解：

 

　　1.鋰電池保護板其正常工作過程

　　當電芯電壓在2.5V至4.3V之間時，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DW01 的第1腳 、第3腳電壓將分別加到8205A的第5、4腳，8205A內的兩個電子開關因其G極接到來自DW01 的電壓，故均處于導通狀態，即兩個電子開關均處于開狀態。此時電芯的負極與保護板的P-端相當于直接連通，保護板有電壓輸出。

 

　　2.保護板過放電保護控制原理

　　當電芯通過外接的負載進行放電時，電芯的電壓將慢慢降低，同時DW01 內部將通過R1電阻實時監測電芯電壓，當電芯電壓下降到約2.3V時DW01 將認為電芯電壓已處于過放電電壓狀態，便立即斷開第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變為0V，8205A內的開關管因第5腳無電壓而關閉。此時電芯的B-與保護板的P-之間處于斷開狀態。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護板處于過放電狀態并一直保持。等到保護板的P 與P-間接上充電電壓后，DW01 經B-檢測到充電電壓后便立即停止過放電狀態，重新在第1腳輸出高電壓，使8205A內的過放電控制管導通，即電芯的B-與保護板的P-又重新接上，電芯經充電器直接充電。

　　3.保護板過充電保護控制原理

　　當電池通過充電器正常充電時，隨著充電時間的增加，電芯的電壓將越來越高，當電芯電壓升高到4.4V時，DW01 將認為電芯電壓已處于過充電電壓狀態，便立即斷開第3腳的輸出電壓，使第3腳電壓變為0V，8205A內的開關管因第4腳無電壓而關閉。此時電芯的B-與保護板的P-之間處于斷開狀態。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護板處于過充電狀態并一直保持。等到保護板的P 與P-間接上放電負載后，因此時雖然過充電控制開關管關閉，但其內部的二極管正方向與放電回路的方向相同，故放電回路可以進行放電，當電芯的電壓被放到低于4.3V時，DW01 停止過充電保護狀態重新在第3腳輸出高電壓，使8205A內的過充電控制管導通，即電芯的B-與保護板P-又重新接上，電芯又能進行正常的充放電。

 

　　4.保護板短路保護控制原理

　　在保護板對外放電的過程中，8205A內的兩個電子開關并不完全等效于兩個機械開關，而是等效于兩個電阻很小的電阻，并稱為8205A的導通內阻， 每個開關的導通內阻約為30m\U 03a9共約為60m\U 03a9，加在G極上的電壓實際上是直接控制每個開關管的導通電阻的大小當G極電壓大于1V時，開關管的導通內阻很?。◣资翚W），相當于開關閉合，當G極電壓小于0.7V以下時，開關管的導通內阻很大（幾MΩ），相當于開關斷開。電壓UA就是8205A的導通內阻與放電電流產生的電壓，負載電流增大則UA必然增大，因UA0.006L×IUA又稱為8205A的管壓降，UA可以簡接表明放電電流的大小。上升到0.2V時便認為負載電流到達了極限值，于是停止第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變為0V、8205A內的放電控制管關閉，切斷電芯的放電回路，將關斷放電控制管。換言之DW01 允許輸出的最大電流是3.3A，實現了過電流保護。

 

　　5. 短路保護控制過程

　　短路保護是過電流保護的一種極限形式，其控制過程及原理與過電流保護一樣，短路只是在相當于在P P-間加上一個阻值小的電阻（約為0Ω）使保護板的負載電流瞬時達到10A以上，保護板立即進行過電流保護。