電池保護(hù)板,顧名思義鋰電池保護(hù)板主要是針對可充電(一般指鋰電池)起保護(hù)作用的集成電路板。 鋰電池(可充型)之所以需要保護(hù),是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊帶采樣電阻的保護(hù)板和一片電流保險器出現(xiàn)。
功能:
1、過充保護(hù) 2、過放保護(hù) 3、過流、短路保護(hù)
手機(jī)電池啟動保護(hù)后的解決方法
1、用原配的直沖在手機(jī)上直接充電,會把電池保護(hù)板的保護(hù)電路自動沖開。
2、把電池的正負(fù)極瞬間短路,看到電極片上有火花就行了,多試幾次,然后再用直充充電。
3、找個5V的直流電,用正負(fù)極輕觸電池的正負(fù)極,多試幾次,再用原充電器充。
作用
1.電壓保護(hù):過充,過放,這要根據(jù)電池的材料不同而有所改變,這點(diǎn)看似簡單,但要細(xì)節(jié)上來看,還是有經(jīng)驗(yàn)學(xué)問的。
過充保護(hù),在我們以往的單節(jié)電池保護(hù)電壓都會高出電池充飽電壓50~150mV。但是動力電池不一樣,如果你要想延長電池壽命,你的保護(hù)電壓就選擇電池的充飽電壓,甚至還要比此電壓還低些。比如錳鋰電池,可以選擇4.18V~4.2V。因?yàn)樗嵌啻當(dāng)?shù)的,整個電池組的壽命容量主要是以容量最低的那顆電池以準(zhǔn),小容量的總是在大電流高電壓工作,所以衰減加快。而大容量每次都是輕充輕放,自然衰減要慢得多了。為了讓小容量的電池也是輕充輕放,所以過充保護(hù)電壓點(diǎn)不要選擇太高。這個保護(hù)延時可以做到1S,防止脈沖的影響從而保護(hù)。
過放保護(hù),也是與電池的材料有關(guān),如錳鋰電池一般選擇在2.8V~3.0V。盡量要比它單顆電池過放的電壓稍高點(diǎn)。因?yàn)?,在國?nèi)生產(chǎn)的電池,電池電壓低于3.3V后,各顆電池的放電特性完全不一,因此是提前保護(hù)電池,這樣對電池的壽命是一個很好的保護(hù)。
總的一點(diǎn)就是盡量讓每一顆電池都工作在輕充輕放下工作,一定是對電池的壽命是一個幫助。
過放保護(hù)延滯時間,它要根據(jù)負(fù)載的不同而有所改變,比如電動工具類的,他的啟動電流一般都在10C以上,因此會在短時間內(nèi)把電池的電壓拉到過放電壓點(diǎn)從而保護(hù)。此時無法讓電池工作。這是值得注意的地方。
2.電流保護(hù):它主要體現(xiàn)在工作電流與過電流使開關(guān)MOS斷開從而保護(hù)電池組或負(fù)載。
MOS管的損壞主要是溫度急劇升高,它的發(fā)熱也是電流的大小及 本身的內(nèi)阻來決定的,當(dāng)然小電流,對MOS沒什么影響,但是大電流呢,這個就要好好做些處理了, 在通過額定電流時,小電流10A以下,我們可以直接用電壓來驅(qū)動MOS管。大電流,一定是要加驅(qū)動,給MOS足夠大的驅(qū)動電流。以下在MOS管驅(qū)動有講到
工作電流,在設(shè)計(jì)的時候,MOS管上不能存在超過0.3W的功率。計(jì)算工式:I2*R/N。R為MOS的內(nèi)阻,N為MOS的數(shù)量。如果功率超過,MOS會產(chǎn)生25度以上的溫升,又因它們都是密封的,就算有散熱片,長時間工作時,溫度還是會上去,因?yàn)樗麤]地方可散熱。當(dāng)然MOS管是沒任何問題,問題是他產(chǎn)生熱量會影響到電池,畢竟保護(hù)板是與電池放在一起的。
過流保護(hù)(最大電流),此項(xiàng)是保護(hù)板必不可少的,非常關(guān)鍵的一個保護(hù)參數(shù)。保護(hù)電流的大小與MOS的功率息息相關(guān),因此在設(shè)計(jì)時,要盡量給出MOS能力的余量。在布板的時候,電流檢測點(diǎn)一定要選好位置,不能只接通就行,這需要經(jīng)驗(yàn)值。一般建議接在檢測電阻的中間端。還要注意電流檢測端的干擾問題,因?yàn)樗男盘柡苋菀资艿礁蓴_。
過流保護(hù)延時,它也是要根不同的產(chǎn)品做相應(yīng)的調(diào)整。在此不多說了。
3.短路保護(hù):嚴(yán)格來講,他是一個電壓比較型的保護(hù),也就是講是用電壓的比較直接關(guān)斷或驅(qū)動的,不要經(jīng)過多余的處理。
短路延時的設(shè)置也很關(guān)鍵,因?yàn)樵谖覀兊漠a(chǎn)品中,輸入濾波電容都是很大的,在接觸時第一時間給電容充電,此時就相當(dāng)于電池短路來給電容充電。
4.溫度保護(hù):一般在智能電池上都會用到,也是不可少的。但往往它的完美總會帶來另一方面的不足。我們主要是檢測電池的溫度來斷開總開關(guān)來保護(hù)電池本身或負(fù)載。如果是在一個恒定的環(huán)境條件下,當(dāng)然不會有什么問題。由于電池的工作環(huán)境是我們不可控的,太多太復(fù)雜的變化,因此不好選擇。如在北方的冬天,我們定在多少合適?又如夏天的南方地區(qū),又定多少合適?顯然范圍太寬不可控的因素太多,仁者見仁,智者見智的去選擇了。
5.MOS保護(hù):主要是MOS的電壓,電流與溫度。當(dāng)然就是牽扯到MOS管的選型了。MOS的耐壓當(dāng)然要超過電池組的電壓,這是必須的。電流講的是在通過額定電流時MOS管體上的溫升了一般不超過25度的溫升,個人經(jīng)驗(yàn)值,只供參考。
MOS的驅(qū)動,也許會有的人會講,我有用低內(nèi)阻大電流的MOS管,但為何還有蠻高的溫度?這是MOS管的驅(qū)動部分沒有做好,驅(qū)動MOS要有足夠大的電流,具體多大的驅(qū)動電流,要根據(jù)功率MOS管的輸入電容來定。因此,一般的過流與短路驅(qū)動都不能用芯片直接驅(qū)動,一定要外加。在大電流(超過50A)工作時,一定要做到多級多路驅(qū)動,才能保證MOS的同一時間同一電流正常打開與關(guān)閉。因?yàn)镸OS管有一個輸入電容, MOS管功率,電流越大,輸入電容也就越大,如果沒有足夠的電流,不會在短時間做出完整的控制。尤其是電流超過50A時,電流設(shè)計(jì)上更要細(xì)化,一定要做到多級多路驅(qū)動控制。這樣才能保證MOS的正常過流與短路保護(hù)。
MOS電流平衡,主要講的是多顆MOS并起來用時,要讓每一顆MOS管通過的電流,打開與關(guān)閉時間都是一致的。這就要在畫板方面入手了,它們的輸入輸出一定要對稱,一定要保證每一個管子通過的電流是一致這才是目的。
6.自耗電量, 這個參數(shù)是越小越好,最理想的狀態(tài)是為零,但不可能做到這一點(diǎn)。就是因?yàn)槿巳硕枷氚堰@個參數(shù)做小,有很多人的要求更低,甚至離譜,我們想想,保護(hù)板上有芯片,它們是要工作的,可以做到很低,但是可靠性呢?應(yīng)該是在性能可靠完全OK的情況下再來考量自耗電的問題。有些朋友也許進(jìn)入了誤區(qū),自耗電分為整體的自耗電和每一串的自耗電。
整體自耗電,如果在100~500uA都是沒什么問題的,因?yàn)閯恿﹄姵氐娜萘勘旧砭秃艽?。?dāng)然電動工具的另外分析。如5AH的電池,放電500uA,要放多久,因此對整個電池組來講是很微弱的。
每串自耗電才最關(guān)鍵的,這個也不可能為零,當(dāng)然也是在性能完全可行情況下進(jìn)行,但有一點(diǎn),每一串的自耗電量一定要一致,一般每一串的差別不能超過5uA。這點(diǎn)大家應(yīng)該知道,如果每一串的自耗電不一時,那么在長時間擱置下,電池的容量一定會產(chǎn)生變化的。
7.均衡:均衡這一塊是此文章的論述的重點(diǎn)。目前最通用的均衡方式分為兩種,一種就是耗能式的,另一種就是轉(zhuǎn)能式的。
A耗能式均衡,主要是把多串電池中某節(jié)電池的電量或電壓高的用電阻把多余的電能損耗掉。它也分如下三種。
一,充電時時均衡,它主要是在充電時任何一顆電池的電壓高出所有電池平均電壓時,它就啟動均衡,無論電池的電壓在什么范圍,它主要是應(yīng)用在智能軟件方案上。當(dāng)然如何定義可以由軟件任意調(diào)整。此方案的優(yōu)點(diǎn)它能有更多的時間去做電池的電壓均衡。
二,電壓定點(diǎn)均衡,就是把均衡啟動定在一個電壓點(diǎn)上,如錳鋰電池,很多就定在4.2V開始均衡。這種方式只是在電池充電的末端進(jìn)行,所以均衡時間較短,用處可想而知。
三,靜態(tài)自動均衡,它也可以在充電的過程中進(jìn)行,也可以在放電時進(jìn)行,更有特點(diǎn)的是,電池在靜態(tài)擱置時,如果電壓不一致時,它也在均衡著,直到電池的電壓達(dá)到一致。但有人認(rèn)為,電池都沒工作了,為什么保護(hù)板還是在發(fā)熱呢?
以上三種方式都以是參考電壓來實(shí)現(xiàn)均衡的。但是,電池電壓高不一定代表容量就高,也許截然相反。以下論述。
其優(yōu)點(diǎn)就是成本低,設(shè)計(jì)簡單,在電池電壓不一致時能起到一定的作用,主要體現(xiàn)在電池長時間擱置自耗引起的電壓不一致。理論上是有微弱的可行性。
缺點(diǎn),電路復(fù)雜,元件多,溫度高,防靜電差,故障率高。
在選擇采樣電阻時,多考慮電阻的耐沖擊能力,以及溫度的承受極限以及功率!
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