鋰電池保護板工作原理

鋰電池保護板工作原理鋰電池保護板根據(jù)使用IC,電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同,下面以DW01配MOS管8205A進行解說:鋰電池保護板其正常工作過程為: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，故均處在導通狀態(tài)，即兩個電子開關均處在開狀態(tài)。此時電芯的負極與保護板的P-端相稱于直接連通，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,電芯的電壓將慢慢減少,同時DW01內部將通過R1電阻實時監(jiān)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在過放電電壓狀態(tài)，便立刻斷開第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V，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-之間處在斷開狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護板處在過放電狀態(tài)并始終保持。等到保護板的P與P-間接上充電電壓后，DW01經(jīng)B-檢測到充電電壓后便立刻停止過放電狀態(tài)，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(jīng)充電器直接充電。4.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在過充電電壓狀態(tài)，便立刻斷開第3腳的輸出電壓，使第3腳電壓變?yōu)?V，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-之間處在斷開狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護板處在過充電狀態(tài)并始終保持。等到保護板的P與P-間接上放電負載后，因此時即使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似,故放電回路能夠進行放電,當電芯的電壓被放到低于4.3V時,DW01停止過充電保護狀態(tài)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.5.保護板短路保護控制原理:如圖所示，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\U03a9共約為60m\U03a9，加在G極上的電壓事實上是直接控制每個開關管的導通電阻的大小當G極電壓不不大于1V時，開關管的導通內阻很小(幾十毫歐)，相稱于開關閉合，當G極電壓不大于0.7V下列時，開關管的導通內阻很大(幾MΩ)，相稱于開關斷開。電壓UA就是8205A的導通內阻與放電電流產(chǎn)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能夠簡接表明放電電流的大小。上升到0.2V時便認為負載電流達成了極限值，于是停止第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V、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(xiàn)了過電流保護。6.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同樣，短路只是在相稱于在P

P-間加上一種阻值小的電阻(約為0Ω)使保護板的負載電流瞬時達成10A以上，保護板立刻進行過電流保護。

鋰電池充電電路原理及應用鋰離子電池以其優(yōu)良的特性，被廣泛應用于:手機、攝錄像機、筆記本電腦、無繩電話、電開工具、遙控或電動玩具、攝影機等便攜式電子設備中。一、鋰電池與鎳鎘、鎳氫可充電池：鋰離子電池的負極為石墨晶體，正極普通為二氧化鋰。充電時鋰離子由正極向負極運動而嵌入石墨層中。放電時，鋰離子從石墨晶體內負極表面脫離移向正極。因此，在該電池充放電過程中鋰總是以鋰離子形態(tài)出現(xiàn)，而不是以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)。因而這種電池叫做鋰離子電池，簡稱鋰電池。鋰電池含有：體積小、容量大、重量輕、無污染、單節(jié)電壓高、自放電率低、電池循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點，但價格較貴。鎳鎘電池因容量低，自放電嚴重，且對環(huán)境有污染，正逐步被裁減。鎳氫電池含有較高的性能價格比，且不污染環(huán)境，但單體電壓只有1.2V，因而在使用范疇上受到限制。二、鋰電池的特點：1、含有更高的重量能量比、體積能量比；2、電壓高，單節(jié)鋰電池電壓為3.6V，等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓；3、自放電小可長時間寄存，這是該電池最突出的優(yōu)越性；4、無記憶效應。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應，因此鋰電池充電前無需放電；5、壽命長。正常工作條件下，鋰電池充/放電循環(huán)次數(shù)遠不不大于500次；6、能夠快速充電。鋰電池普通能夠采用0.5～1倍容量的電流充電，使充電時間縮短至1～2小時；7、能夠隨意并聯(lián)使用；8、由于電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對環(huán)境無污染，是當代最先進的綠色電池；9、成本高。與其它可充電池相比，鋰電池價格較貴。三、鋰電池的內部構造：鋰電池普通有兩種外型：圓柱型和長方型。電池內部采用螺旋繞制構造，用一種非常精細而滲入性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。正極涉及由鋰和二氧化鈷構成的鋰離子收集極及由鋁薄膜構成的電流收集極。負極由片狀碳材料構成的鋰離子收集極和銅薄膜構成的電流收集極構成。電池內充有有機電解質溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件，方便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時保護電池不受損壞。單節(jié)鋰電池的電壓為3.6V，容量也不可能無限大，因此，經(jīng)常將單節(jié)鋰電池進行串、并聯(lián)解決，以滿足不同場合的規(guī)定。四、鋰電池的充放電規(guī)定；1、鋰電池的充電：根據(jù)鋰電池的構造特性，最高充電終止電壓應為4.2V，不能過充，否則會因正極的鋰離子拿走太多，而使電池報廢。其充放電規(guī)定較高，可采用專用的恒流、恒壓充電器進行充電。普通恒流充電至4.2V/節(jié)后轉入恒壓充電，當恒壓充電電流降至100mA以內時，應停止充電。充電電流（mA）=0.1～1.5倍電池容量（如1350mAh的電池，其充電電流可控制在135～2025mA之間）。常規(guī)充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右，充電時間約為2～3小時。2、鋰電池的放電：因鋰電池的內部構造所致，放電時鋰離子不能全部移向正極，必須保存一部分鋰離子在負極，以確保在下次充電時鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則，電池壽命就對應縮短。為了確保石墨層中放電后留有部分鋰離子，就要嚴格限制放電終止最低電壓，也就是說鋰電池不能過放電。放電終止電壓普通為3.0V/節(jié)，最低不能低于2.5V/節(jié)。電池放電時間長短與電池容量、放電電流大小有關。電池放電時間（小時）=電池容量/放電電流。鋰電池放電電流(mA)不應超出電池容量的3倍。（如1000mAH電池，則放電電流應嚴格控制在3A以內）否則會使電池損壞?，F(xiàn)在市場上所售鋰電池組內部均封有配套的充放電保護板。只要控制好外部的充放電電流即可。五、鋰電池的保護電路：兩節(jié)鋰電池的充放電保護電路如圖一所示。由兩個場效應管和專用保護集成塊S--8232構成，過充電控制管FET2和過放電控制管FET1串聯(lián)于電路，由保護IC監(jiān)視電池電壓并進行控制，當電池電壓上升至4.2V時，過充電保護管FET1截止，停止充電。為避免誤動作，普通在外電路加有延時電容。當電池處在放電狀態(tài)下，電池電壓降至2.55V時，過放電控制管FET1截止，停止向負載供電。過電流保護是在當負載上有較大電流流過時，控制FET1使其截止，停止向負載放電，目的是為了保護電池和場效應管。過電流檢測是運用場效應管的導通電阻作為檢測電阻，監(jiān)視它的電壓降，當電壓降超出設定值時就停止放電。在電路中普通還加有延時電路，以分辨浪涌電流和短路電流。該電路功效完善，性能可靠，但專業(yè)性強，且專用集成塊不易購置，業(yè)余愛好者不易仿制。六、簡易充電電路：現(xiàn)在有不少商家出售不帶充電板的單節(jié)鋰電池。其性能優(yōu)越，價格低廉，可用于自制產(chǎn)品及鋰電池組的維修代換，因而深受廣大電子愛好者愛慕。有愛好的讀者可參考圖二制作一塊充電板。其原理是：采用恒定電壓給電池充電，確保不會過充。輸入直流電壓高于所充電池電壓3伏即可。R1、Q1、W1、TL431構成精密可調穩(wěn)壓電路，Q2、W2、R2構成可調恒流電路，Q3、R3、R4、R5、LED為充電批示電路。隨著被充電池電壓的上升，充電電流將逐步減小，待電池充滿后R4上的壓降將減少，從而使Q3截止，LED將熄滅，為確保電池能夠充足，請在批示燈熄滅后繼續(xù)充1—2小時。使用時請給Q2、Q3裝上適宜的散熱器。本電路的優(yōu)點是：制作簡樸，元器件易購，充電安全，顯示直觀，并且不會損壞電池．通過變化W1能夠對多節(jié)串聯(lián)鋰電池充電，變化W２能夠對充電電流進行大范疇調節(jié)。缺點是：無過放電控制電路。圖三是該充電板的印制板圖（從元件面看的**圖）。七、單節(jié)鋰電池的應用舉例1、作電池組維修代換品有許多電池組：如筆記本電腦上用的那種，經(jīng)維修發(fā)現(xiàn)，此電池組損壞時僅是個別電池有問題。能夠選用適宜的單節(jié)鋰電池進行更換。2、制作高亮微型電筒筆者曾用單節(jié)3.6V1.6AH鋰電池配合一種白色超高亮度發(fā)光管做成一只微型電筒，使用方便，小巧美觀。并且由于電池容量大，平均每晚使用半小時，至今已用兩個多月仍無需充電。電路如圖四所示。3、替代3V電源由于單節(jié)鋰電池電壓為3.6V。因此僅需一節(jié)鋰電池便可替代兩節(jié)普通電池，給收音機、隨