保护电路工作原理分析
单节锂电池的正常输出电压约为3.7V,可直接作为手机、MP3/MP4及部分小屏幕的平板电脑的电源。对于需要较高电压的电器而言,如移动DVD/EVD或大屏幕平板电脑,这时可用多节锂电池串联得到所需电压,如一款需11.1V供电的平板电脑,则配用电池组件为三块串联的锂电池。单节锂电池与多节串联锂电池的保护电路有所不同,下面分别举例分析。
1.单节锂电池保护电路
单节锂电池充放电保护电路的具体组成方案较多,但工作原理相差不大,下面以在手机中用得较多的一种电路为例进行分析,供参考。
该电路的控制芯片为DW01(或312F) , MOS开关管为8205A,如图6所示,B+、B-分别是接电芯的正、负极;P+、P -分别是保护板输出的正、负极; T为温度电阻(NTC)端口,一般需要与用电器的CPU配合才能进行保护控制。
DWO1或312F是一款锂电池保护芯片,内置有高度的电压检测与时间延迟电路,主要参数如下:过充检测电压为3V,过充释放电压为4.05V;过放检测电压为2.5V,过放释放电压为3.0V ;过流检测电压为5V,11.1V锂电池报价,短路电流检测电压为1.0V;DW01允许电池输出的大电流是3.3A。该芯片的引脚功能见表1。
(1)正常工作
该保护板的电路如图7所示,当电芯电压在2.5V~4.3V之间时,DW01的①、③脚均输出高电平(等于供电电压),②脚电压为0V。此时8205A内的两只N沟道场效应管Q1、Q2均处于导通状态,由于8205A的导通电阻很小,相当于D、S较间直通,此时电芯的负极与保护电路的P-端相当于直接连通,保护电路有电压输出,其电流回路如下:B+→P+→负载。P-→8205A的②、③脚→8205A的①脚→8205A的⑧脚→8205A的⑥、⑦脚→B-。
【提示】在此电路中,锂电池,8205A内部场效应管Q1、Q2可等效为两只开关,当Q1或Q2的G较电压大于1V时,开关管导通,D、S间内阻很小(数十毫欧姆),11.1V锂电池费用,相当于开关闭合;当G较电压小于0.7V时,开关管截止,D、S较间的导通内阻很大(几兆欧姆),相当于开关断开。
多节姐电池保护电路
锂电池充放电控制芯片UCC3957可对3或4节锂电池组提供过充电、过放电及过流等保护,具体而言:该芯片对电池组内的每一节电池电压进行采样,并与内部的精密基准电压进行比较,当任意一节电池处于过压或欠压状态时,芯片就会进行相应的控制,以防止进一步充电或放电,其典型应用电路如图8所示。图中,Q1、Q2为P沟道MOSFET管,分别控制充电和放电电流。
(1)电池组的连接
电池组与IC连接要注意顺序。电池组的底端连接到UCC3957(U1)的AN4端,*连接到VDD端,每两节电池的连接点按相应顺序连接到AN1~AN3端。
当电池组为3节电池时,U1的②脚(CLCNT端)与16脚(DVDD端)相连,同时将⑥脚(AN3端)与⑦脚(AN4端)相连;当电池组为4节电池时,②脚接地(即连到AN4端)。
(2)放电
U1具有智能放电功能。放电时,U1的13脚输出低电平,11.1V锂电池哪里有,放电开关Q2导通,锂电池组经Q2及Q1内的二极管向负载供电。当负载所需电流较大时,通过电流检测电阻RS两端的压降也较大,当**过15mV(对应0.6A的放电电流)时,则U1的③脚输出低电平,充电开关管Q1导通,从而提高电池组的放电能力。