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单节锂电池保护板原理


由于锂电池本身的特性,过度充电会引起电池的损坏甚至爆炸,过度放电则会缩短电池的寿命,且放电大电流也会严重损坏电池,所以在使用电池时,须对其采取严格的保护措施,而锂电池保护板正是扮演这个角色。

厂商生产保护板时,须对保护板进行严格的测试,一旦不合格的产品流入市场,轻者缩短电池的使用寿命,重则造成人员伤害。但由于现今市场上并无统一的测试设备和方法,各生产厂商的测试设备五花八门,方法各式各样,经常因为对设备的原理不了解,或参数调整不当,而把合格的产品误判为不良品,导致生产良率不高;另对一些重要参数的漏测,则造成已检测合格的产品在实际应用时却不能对电池达到真正的保护效用。以下所介绍的就是现今市场上常用测试设备的工作原理及使用时应注意的事项。

单节锂电池保护板的核心原理是通过控制IC和MOS开关协同工作,实时监测电池电压和电流,在过充、过放、过流及短路等异常情况下切断电路,保护电池安全,其具体原理如下:

基本组成与功能:保护板通常由控制IC、MOS开关、电阻、电容以及辅助器件如NTC(负温度系数热敏电阻)、ID存储器等组成。控制IC负责监测电池的电压和电流,MOS开关则作为电子开关控制电池与外部电路的通断。

过充保护:当电池充电时,电压超过设定的过充保护电压(通常为4.25V-4.35V),控制IC会检测到这一异常,并控制MOS开关切断充电回路,防止电池过充。当电池电压下降到过充恢复电压(通常为3.8V-4.1V)时,充电回路重新导通。

过放保护:当电池放电至设定的过放保护电压(通常为2.3V-2.5V)时,控制IC会检测到电压过低,并控制MOS开关切断放电回路,防止电池过放。过放保护恢复的条件是电池电压回升到过放恢复电压以上。

过流与短路保护:在放电过程中,如果电流超过设定值或发生短路,控制IC会检测到电流异常,并迅速控制MOS开关切断放电回路,防止电池受损。过流保护的电流阈值通常较低,而短路保护的电流阈值更高,且响应时间更短。

温度监测:NTC热敏电阻用于监测电池温度。当电池温度过高时,NTC的阻值会发生变化,控制IC可以检测到这一变化,并采取相应的保护措施,如降低充电电流或切断电路。

电路控制逻辑:在正常工作状态下,控制IC的输出端(如CO、DO端)为高电平,MOS开关导通,电池可以正常充放电。当检测到异常情况时,控制IC的输出端变为低电平,MOS开关截止,切断电路。

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