鋰電的疑問(wèn)???急啊!!
那為專也人士能提供一些鋰電的保護(hù)工作原理及出現(xiàn)的故障說(shuō)明原因啊!!為什么電池的內(nèi)阻不穩(wěn)定啊忽高忽低的,能有什么好的解決辦法啊
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鋰電池分為一次電池和二次電池兩類,目前在部分耗電量較低的便攜式電子產(chǎn)品中主要使用不可充電的一次鋰電池,而在筆記本電腦、手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等耗電量較大的電子產(chǎn)品中則使用可充電的二次電池,即鋰離子電池.
與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1、 電壓高,單節(jié)鋰離子電池的電壓可達(dá)到3.6V,遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.
2、 容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.
3、 荷電保持能力強(qiáng)(即自放電小),在放置很長(zhǎng)時(shí)間后其容量損失也很小.
4、 壽命長(zhǎng),正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上.
5、 沒(méi)有記憶效應(yīng),在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用過(guò)程中,其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng),但在某些條件下,如對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命,并可能產(chǎn)生大量氣體,使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問(wèn)題,因此所有的鋰離子電池都需要一個(gè)保護(hù)電路,用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池 發(fā)生損害.
下圖為一個(gè)典型的鋰離子電池保護(hù)電路原理圖.
如上圖所示,該保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET(V1、V2)和一個(gè)控制IC(N1)外加一些阻容元件構(gòu)成.控制IC負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池電壓與回路電流,并控制兩個(gè)MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開(kāi)關(guān)作用,分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷,C3為延時(shí)電容,該電路具有過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功能,其工作原理分析如下:
1、正常狀態(tài)
在正常狀態(tài)下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個(gè)MOSFET都處于導(dǎo)通狀態(tài),電池可以自由地進(jìn)行充電和放電,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小.
此狀態(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μA級(jí),通常小于7μA.
2、過(guò)充電保護(hù)
鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過(guò)程,電壓會(huì)上升到4.2V(根據(jù)正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉(zhuǎn)為恒壓充電,直至電流越來(lái)越小.
電池在被充電過(guò)程中,如果充電器電路失去控制,會(huì)使電池電壓超過(guò)4.2V后繼續(xù)恒流充電,此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升,當(dāng)電池電壓被充電至超過(guò)4.3V時(shí),電池的化學(xué)副反應(yīng)將加劇,會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.
在帶有保護(hù)電路的電池中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓達(dá)到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“CO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了充電回路,使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電,起到過(guò)充電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過(guò)該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電.
在控制IC檢測(cè)到電池電壓超過(guò)4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號(hào)之間,還有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
3、過(guò)放電保護(hù)
電池在對(duì)外部負(fù)載放電過(guò)程中,其電壓會(huì)隨著放電過(guò)程逐漸降低,當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí),其容量已被完全放光,此時(shí)如果讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電,將造成電池的永久性損壞.
在電池放電過(guò)程中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電,起到過(guò)放電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電.
由于在過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低,因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小,此時(shí)控制IC會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài),整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1μA. 在控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
4、過(guò)電流保護(hù)
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過(guò)2C(C=電池容量/小時(shí)),當(dāng)電池超過(guò)2C電流放電時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.
電池在對(duì)負(fù)載正常放電過(guò)程中,放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí),由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓,該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗,控制IC上的“V-”腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測(cè),若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓?使回路電流增大,當(dāng)回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過(guò)電流保護(hù)作用.
在控制IC檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
在上述控制過(guò)程中可知,其過(guò)電流檢測(cè)值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時(shí),對(duì)同樣的控制IC,其過(guò)電流保護(hù)值越小.
5、短路保護(hù)
電池在對(duì)負(fù)載放電過(guò)程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),控制IC則判斷為負(fù)載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷放電回路,起到短路保護(hù)作用.短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過(guò)電流保護(hù)類似,只是判斷方法不同,保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一樣.
以上詳細(xì)闡述了單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的工作原理,多節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的保護(hù)原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實(shí)際的電池保護(hù)電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1、 電壓高,單節(jié)鋰離子電池的電壓可達(dá)到3.6V,遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.
2、 容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.
3、 荷電保持能力強(qiáng)(即自放電小),在放置很長(zhǎng)時(shí)間后其容量損失也很小.
4、 壽命長(zhǎng),正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上.
5、 沒(méi)有記憶效應(yīng),在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用過(guò)程中,其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng),但在某些條件下,如對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命,并可能產(chǎn)生大量氣體,使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問(wèn)題,因此所有的鋰離子電池都需要一個(gè)保護(hù)電路,用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池 發(fā)生損害.
下圖為一個(gè)典型的鋰離子電池保護(hù)電路原理圖.
如上圖所示,該保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET(V1、V2)和一個(gè)控制IC(N1)外加一些阻容元件構(gòu)成.控制IC負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池電壓與回路電流,并控制兩個(gè)MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開(kāi)關(guān)作用,分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷,C3為延時(shí)電容,該電路具有過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功能,其工作原理分析如下:
1、正常狀態(tài)
在正常狀態(tài)下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個(gè)MOSFET都處于導(dǎo)通狀態(tài),電池可以自由地進(jìn)行充電和放電,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小.
此狀態(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μA級(jí),通常小于7μA.
2、過(guò)充電保護(hù)
鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過(guò)程,電壓會(huì)上升到4.2V(根據(jù)正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉(zhuǎn)為恒壓充電,直至電流越來(lái)越小.
電池在被充電過(guò)程中,如果充電器電路失去控制,會(huì)使電池電壓超過(guò)4.2V后繼續(xù)恒流充電,此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升,當(dāng)電池電壓被充電至超過(guò)4.3V時(shí),電池的化學(xué)副反應(yīng)將加劇,會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.
在帶有保護(hù)電路的電池中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓達(dá)到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“CO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了充電回路,使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電,起到過(guò)充電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過(guò)該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電.
在控制IC檢測(cè)到電池電壓超過(guò)4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號(hào)之間,還有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
3、過(guò)放電保護(hù)
電池在對(duì)外部負(fù)載放電過(guò)程中,其電壓會(huì)隨著放電過(guò)程逐漸降低,當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí),其容量已被完全放光,此時(shí)如果讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電,將造成電池的永久性損壞.
在電池放電過(guò)程中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電,起到過(guò)放電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電.
由于在過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低,因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小,此時(shí)控制IC會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài),整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1μA. 在控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
4、過(guò)電流保護(hù)
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過(guò)2C(C=電池容量/小時(shí)),當(dāng)電池超過(guò)2C電流放電時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.
電池在對(duì)負(fù)載正常放電過(guò)程中,放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí),由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓,該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗,控制IC上的“V-”腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測(cè),若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓?使回路電流增大,當(dāng)回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過(guò)電流保護(hù)作用.
在控制IC檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.
在上述控制過(guò)程中可知,其過(guò)電流檢測(cè)值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時(shí),對(duì)同樣的控制IC,其過(guò)電流保護(hù)值越小.
5、短路保護(hù)
電池在對(duì)負(fù)載放電過(guò)程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),控制IC則判斷為負(fù)載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷放電回路,起到短路保護(hù)作用.短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過(guò)電流保護(hù)類似,只是判斷方法不同,保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一樣.
以上詳細(xì)闡述了單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的工作原理,多節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的保護(hù)原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實(shí)際的電池保護(hù)電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
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@kendychen
鋰電池分為一次電池和二次電池兩類,目前在部分耗電量較低的便攜式電子產(chǎn)品中主要使用不可充電的一次鋰電池,而在筆記本電腦、手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等耗電量較大的電子產(chǎn)品中則使用可充電的二次電池,即鋰離子電池.與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):1、電壓高,單節(jié)鋰離子電池的電壓可達(dá)到3.6V,遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.2、容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.3、荷電保持能力強(qiáng)(即自放電小),在放置很長(zhǎng)時(shí)間后其容量損失也很小.4、壽命長(zhǎng),正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上.5、沒(méi)有記憶效應(yīng),在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用過(guò)程中,其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng),但在某些條件下,如對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命,并可能產(chǎn)生大量氣體,使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問(wèn)題,因此所有的鋰離子電池都需要一個(gè)保護(hù)電路,用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池發(fā)生損害.下圖為一個(gè)典型的鋰離子電池保護(hù)電路原理圖.如上圖所示,該保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET(V1、V2)和一個(gè)控制IC(N1)外加一些阻容元件構(gòu)成.控制IC負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池電壓與回路電流,并控制兩個(gè)MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開(kāi)關(guān)作用,分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷,C3為延時(shí)電容,該電路具有過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功能,其工作原理分析如下:1、正常狀態(tài)在正常狀態(tài)下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個(gè)MOSFET都處于導(dǎo)通狀態(tài),電池可以自由地進(jìn)行充電和放電,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小.此狀態(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μA級(jí),通常小于7μA.2、過(guò)充電保護(hù)鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過(guò)程,電壓會(huì)上升到4.2V(根據(jù)正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉(zhuǎn)為恒壓充電,直至電流越來(lái)越小.電池在被充電過(guò)程中,如果充電器電路失去控制,會(huì)使電池電壓超過(guò)4.2V后繼續(xù)恒流充電,此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升,當(dāng)電池電壓被充電至超過(guò)4.3V時(shí),電池的化學(xué)副反應(yīng)將加劇,會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.在帶有保護(hù)電路的電池中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓達(dá)到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“CO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了充電回路,使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電,起到過(guò)充電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過(guò)該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電.在控制IC檢測(cè)到電池電壓超過(guò)4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號(hào)之間,還有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.3、過(guò)放電保護(hù)電池在對(duì)外部負(fù)載放電過(guò)程中,其電壓會(huì)隨著放電過(guò)程逐漸降低,當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí),其容量已被完全放光,此時(shí)如果讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電,將造成電池的永久性損壞.在電池放電過(guò)程中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電,起到過(guò)放電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電.由于在過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低,因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小,此時(shí)控制IC會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài),整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1μA.在控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.4、過(guò)電流保護(hù)由于鋰離子電池的化學(xué)特性,電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過(guò)2C(C=電池容量/小時(shí)),當(dāng)電池超過(guò)2C電流放電時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.電池在對(duì)負(fù)載正常放電過(guò)程中,放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí),由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓,該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗,控制IC上的“V-”腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測(cè),若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓?使回路電流增大,當(dāng)回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過(guò)電流保護(hù)作用.在控制IC檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.在上述控制過(guò)程中可知,其過(guò)電流檢測(cè)值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時(shí),對(duì)同樣的控制IC,其過(guò)電流保護(hù)值越小.5、短路保護(hù)電池在對(duì)負(fù)載放電過(guò)程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),控制IC則判斷為負(fù)載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷放電回路,起到短路保護(hù)作用.短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過(guò)電流保護(hù)類似,只是判斷方法不同,保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一樣.以上詳細(xì)闡述了單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的工作原理,多節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的保護(hù)原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實(shí)際的電池保護(hù)電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
樓上能否把圖片加上,many thanks!
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@kendychen
鋰電池分為一次電池和二次電池兩類,目前在部分耗電量較低的便攜式電子產(chǎn)品中主要使用不可充電的一次鋰電池,而在筆記本電腦、手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等耗電量較大的電子產(chǎn)品中則使用可充電的二次電池,即鋰離子電池.與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):1、電壓高,單節(jié)鋰離子電池的電壓可達(dá)到3.6V,遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.2、容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.3、荷電保持能力強(qiáng)(即自放電小),在放置很長(zhǎng)時(shí)間后其容量損失也很小.4、壽命長(zhǎng),正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上.5、沒(méi)有記憶效應(yīng),在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用過(guò)程中,其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng),但在某些條件下,如對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命,并可能產(chǎn)生大量氣體,使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問(wèn)題,因此所有的鋰離子電池都需要一個(gè)保護(hù)電路,用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池發(fā)生損害.下圖為一個(gè)典型的鋰離子電池保護(hù)電路原理圖.如上圖所示,該保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET(V1、V2)和一個(gè)控制IC(N1)外加一些阻容元件構(gòu)成.控制IC負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池電壓與回路電流,并控制兩個(gè)MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開(kāi)關(guān)作用,分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷,C3為延時(shí)電容,該電路具有過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功能,其工作原理分析如下:1、正常狀態(tài)在正常狀態(tài)下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個(gè)MOSFET都處于導(dǎo)通狀態(tài),電池可以自由地進(jìn)行充電和放電,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小.此狀態(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μA級(jí),通常小于7μA.2、過(guò)充電保護(hù)鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過(guò)程,電壓會(huì)上升到4.2V(根據(jù)正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉(zhuǎn)為恒壓充電,直至電流越來(lái)越小.電池在被充電過(guò)程中,如果充電器電路失去控制,會(huì)使電池電壓超過(guò)4.2V后繼續(xù)恒流充電,此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升,當(dāng)電池電壓被充電至超過(guò)4.3V時(shí),電池的化學(xué)副反應(yīng)將加劇,會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.在帶有保護(hù)電路的電池中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓達(dá)到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“CO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了充電回路,使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電,起到過(guò)充電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過(guò)該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電.在控制IC檢測(cè)到電池電壓超過(guò)4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號(hào)之間,還有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.3、過(guò)放電保護(hù)電池在對(duì)外部負(fù)載放電過(guò)程中,其電壓會(huì)隨著放電過(guò)程逐漸降低,當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí),其容量已被完全放光,此時(shí)如果讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電,將造成電池的永久性損壞.在電池放電過(guò)程中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電,起到過(guò)放電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電.由于在過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低,因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小,此時(shí)控制IC會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài),整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1μA.在控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.4、過(guò)電流保護(hù)由于鋰離子電池的化學(xué)特性,電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過(guò)2C(C=電池容量/小時(shí)),當(dāng)電池超過(guò)2C電流放電時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.電池在對(duì)負(fù)載正常放電過(guò)程中,放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí),由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓,該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗,控制IC上的“V-”腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測(cè),若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓?使回路電流增大,當(dāng)回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過(guò)電流保護(hù)作用.在控制IC檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.在上述控制過(guò)程中可知,其過(guò)電流檢測(cè)值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時(shí),對(duì)同樣的控制IC,其過(guò)電流保護(hù)值越小.5、短路保護(hù)電池在對(duì)負(fù)載放電過(guò)程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),控制IC則判斷為負(fù)載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷放電回路,起到短路保護(hù)作用.短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過(guò)電流保護(hù)類似,只是判斷方法不同,保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一樣.以上詳細(xì)闡述了單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的工作原理,多節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的保護(hù)原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實(shí)際的電池保護(hù)電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
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謝謝!!
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@kendychen
鋰電池分為一次電池和二次電池兩類,目前在部分耗電量較低的便攜式電子產(chǎn)品中主要使用不可充電的一次鋰電池,而在筆記本電腦、手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等耗電量較大的電子產(chǎn)品中則使用可充電的二次電池,即鋰離子電池.與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):1、電壓高,單節(jié)鋰離子電池的電壓可達(dá)到3.6V,遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓.2、容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍.3、荷電保持能力強(qiáng)(即自放電小),在放置很長(zhǎng)時(shí)間后其容量損失也很小.4、壽命長(zhǎng),正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上.5、沒(méi)有記憶效應(yīng),在充電前不必將剩余電量放空,使用方便.由于鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用過(guò)程中,其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng),但在某些條件下,如對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命,并可能產(chǎn)生大量氣體,使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問(wèn)題,因此所有的鋰離子電池都需要一個(gè)保護(hù)電路,用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池發(fā)生損害.下圖為一個(gè)典型的鋰離子電池保護(hù)電路原理圖.如上圖所示,該保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET(V1、V2)和一個(gè)控制IC(N1)外加一些阻容元件構(gòu)成.控制IC負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池電壓與回路電流,并控制兩個(gè)MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開(kāi)關(guān)作用,分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷,C3為延時(shí)電容,該電路具有過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功能,其工作原理分析如下:1、正常狀態(tài)在正常狀態(tài)下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個(gè)MOSFET都處于導(dǎo)通狀態(tài),電池可以自由地進(jìn)行充電和放電,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小.此狀態(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μA級(jí),通常小于7μA.2、過(guò)充電保護(hù)鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著充電過(guò)程,電壓會(huì)上升到4.2V(根據(jù)正極材料不同,有的電池要求恒壓值為4.1V),轉(zhuǎn)為恒壓充電,直至電流越來(lái)越小.電池在被充電過(guò)程中,如果充電器電路失去控制,會(huì)使電池電壓超過(guò)4.2V后繼續(xù)恒流充電,此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升,當(dāng)電池電壓被充電至超過(guò)4.3V時(shí),電池的化學(xué)副反應(yīng)將加劇,會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.在帶有保護(hù)電路的電池中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓達(dá)到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“CO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了充電回路,使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電,起到過(guò)充電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過(guò)該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電.在控制IC檢測(cè)到電池電壓超過(guò)4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號(hào)之間,還有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.3、過(guò)放電保護(hù)電池在對(duì)外部負(fù)載放電過(guò)程中,其電壓會(huì)隨著放電過(guò)程逐漸降低,當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí),其容量已被完全放光,此時(shí)如果讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電,將造成電池的永久性損壞.在電池放電過(guò)程中,當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電,起到過(guò)放電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電.由于在過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低,因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小,此時(shí)控制IC會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài),整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1μA.在控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常設(shè)為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.4、過(guò)電流保護(hù)由于鋰離子電池的化學(xué)特性,電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過(guò)2C(C=電池容量/小時(shí)),當(dāng)電池超過(guò)2C電流放電時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題.電池在對(duì)負(fù)載正常放電過(guò)程中,放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí),由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓,該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗,控制IC上的“V-”腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測(cè),若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓?使回路電流增大,當(dāng)回路電流大到使U>0.1V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過(guò)電流保護(hù)作用.在控制IC檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間,也有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷.在上述控制過(guò)程中可知,其過(guò)電流檢測(cè)值大小不僅取決于控制IC的控制值,還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗,當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時(shí),對(duì)同樣的控制IC,其過(guò)電流保護(hù)值越小.5、短路保護(hù)電池在對(duì)負(fù)載放電過(guò)程中,若回路電流大到使U>0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC有不同的值)時(shí),控制IC則判斷為負(fù)載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷放電回路,起到短路保護(hù)作用.短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短,通常小于7微秒.其工作原理與過(guò)電流保護(hù)類似,只是判斷方法不同,保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一樣.以上詳細(xì)闡述了單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的工作原理,多節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的保護(hù)原理與之類似,在此不再贅述,上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列,在實(shí)際的電池保護(hù)電路中,還有許多其它類型的控制IC,如:
我想看一下圖,能發(fā)給我嗎?我的郵箱:gh_suiyue@163.com 謝謝
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