1. Mạch bảo vệ pin lithium-ion đơn cell
Có nhiều phương pháp cấu tạo cụ thể của mạch bảo vệ sạc và xả pin lithium-ion đơn cell, nhưng nguyên tắc làm việc không khác nhau nhiều. Sau đây là một ví dụ về mạch được sử dụng rộng rãi trong điện thoại di động để tham khảo.
Chip điều khiển của mạch này là DW01 (hoặc 312F) và ống công tắc MOS là 8205A. Như trong Hình 6, B+ và B- lần lượt là các điện cực dương và âm của pin; P+ và P- lần lượt là đầu ra điện cực dương và âm của bảng bảo vệ. Cực âm; T là cổng chịu nhiệt độ (NTC), thường cần phối hợp với CPU của thiết bị điện để thực hiện kiểm soát bảo vệ.
DWO1 hoặc 312F là chip bảo vệ pin lithium-ion được tích hợp mạch phát hiện điện áp và độ trễ thời gian có độ chính xác cao. Các thông số quan trọng như sau: điện áp phát hiện quá tải là 3V, điện áp giải phóng quá tải là 4,05V; điện áp phát hiện quá tải là 2,5VV, điện áp giải phóng quá mức là 3,0V; điện áp phát hiện quá dòng là 5V và điện áp phát hiện dòng điện ngắn mạch là 1.0V; dòng điện tối đa mà DW01 cho phép pin xuất ra là 3,3A. Các chức năng chân của chip được thể hiện trong Bảng 1.
Trong mạch của bảng bảo vệ, khi điện áp di động nằm trong khoảng từ 2,5V đến 4,3V, chân ① và ③ của DW01 đều xuất ra mức cao (bằng với điện áp nguồn) và điện áp chân ② là 0V. Lúc này hai transistor hiệu ứng trường kênh N Q1 và Q2 trong 8205A ở trạng thái dẫn điện. Do điện trở bật của 8205A rất nhỏ nên nó tương đương với kết nối trực tiếp giữa các cực D và S. Tại thời điểm này, cực âm của ô và cực P của mạch bảo vệ - Cực tương đương với kết nối trực tiếp, mạch bảo vệ có đầu ra điện áp và vòng lặp hiện tại của nó như sau: B+→P+→ trọng tải. P-→ ②, ③ bộ 8205A → ① chân 8205A → ⑧ chân 8205A → ⑥, ⑦ bộ 8205A → B-.
Trong mạch này, các bóng bán dẫn hiệu ứng trường bên trong 8205A Q1 và Q2 có thể tương đương với hai công tắc. Khi điện áp cực G của Q1 hoặc Q2 lớn hơn 1V, công tắc được bật và nội trở giữa D và S rất nhỏ (hàng chục mili giây). Ohm), tương đương với việc đóng công tắc; khi điện áp của cực G nhỏ hơn 0,7V, công tắc sẽ bị tắt và điện trở bật giữa cực D và S rất lớn (vài megaohms), tương đương với việc công tắc bị tắt.
(2) Bảo vệ xả quá mức
Khi tế bào được xả qua một tải bên ngoài, điện áp trên tế bào sẽ giảm dần và DW01 sẽ theo dõi điện áp của tế bào trong thời gian thực thông qua điện trở R1. Khi điện áp của tế bào giảm xuống 2,3V (thường được gọi là điện áp bảo vệ xả quá mức) ), DWO1 cho rằng tế bào đang ở trạng thái xả quá mức, điện áp của chân ① của nó trở thành 0 và Q1 trong 8205A bị tắt. Tại thời điểm này, B- và - của tế bào ở trạng thái ngắt kết nối, nghĩa là mạch xả của tế bào bị cắt. , tế bào sẽ ngừng phóng điện.
Sau khi vào trạng thái bảo vệ xả quá mức, điện áp của tế bào sẽ tăng lên. Nếu nó có thể tăng đến điện áp ngưỡng của IC (thường là 3.1V, thường được gọi là điện áp phục hồi bảo vệ quá phóng điện), chân ① của DW0 sẽ trở lại mức đầu ra cao và 8205A Q1 được bật lại.
(3) Sạc pin
Bất kể mạch bảo vệ có ở trạng thái phóng điện quá mức hay không, miễn là điện áp sạc được đặt giữa các cực P+ và P- của mạch bảo vệ, sau khi DW0 phát hiện điện áp sạc qua cực B, nó sẽ ngay lập tức xuất ra mức cao từ chân ③ và dẫn Q2 trong 8205A. Vòng lặp hiện tại như sau: cực dương của bộ sạc →p＋→B＋→B-, chân ⑥ và ⑦ của 8205A → ⑧ của 8205A Chân → ① chân 8205A → ②, ③ bộ 8205A → P-→ cực âm của bộ sạc.
(4) Bảo vệ quá tải
Khi sạc, khi pin được sạc bình thường bởi bộ sạc, điện áp trên tế bào sẽ tăng dần khi thời gian sạc tăng lên. Khi điện áp của tế bào tăng lên 4,4V (thường được gọi là điện áp bảo vệ quá nạp), DW01 sẽ phán đoán rằng tế bào pin đang ở trạng thái sạc quá mức và ngay lập tức giảm điện áp của chân ③ xuống 0V. Q2 trong 8205A bị tắt vì chân ④ ở mức thấp. Lúc này, cực B của cell pin và cực P- của mạch bảo vệ Ở trạng thái ngắt và duy trì, tức là mạch sạc của cell pin bị cắt và dừng sạc.
Khi các cực P+ và P- của mạch bảo vệ được kết nối với tải phóng điện, mặc dù Q2 bị tắt, hướng thuận của điốt bên trong giống như hướng dòng điện của mạch phóng điện, do đó tải vẫn có thể được xả . Khi điện áp ở cả hai đầu của ô thấp hơn 4,3V (thường được gọi là điện áp phục hồi bảo vệ quá tải), DW01 sẽ thoát khỏi trạng thái bảo vệ quá tải, chân 3 sẽ xuất ra mức cao trở lại và Q2 sẽ được bật, nghĩa là , đầu B của ô được kết nối với đầu P của mạch bảo vệ được kết nối lại và pin có thể được sạc và xả bình thường.
(5) Bảo vệ quá dòng
Vì ống công tắc MO cũng có điện trở trong khi nó bão hòa và được bật, nên sẽ có sự sụt giảm điện áp giữa các cực D và S của ống công tắc MO khi có dòng điện chạy qua. IC điều khiển bảo vệ sẽ phát hiện điện áp của cực D và S của ống công tắc MO theo thời gian thực. Khi điện áp tăng đến ngưỡng bảo vệ IC (thường là 0,15V, được gọi là điện áp phát hiện quá dòng phóng điện), thiết bị đầu cuối thực hiện bảo vệ phóng điện ngay lập tức xuất ra mức thấp, công tắc MO điều khiển phóng điện bị tắt và vòng phóng điện bị ngắt kết nối.
DW01 phát hiện sự sụt giảm điện áp trên ống công tắc MO trong thời gian thực thông qua điện trở R2 được kết nối giữa đầu V và đầu VSS. Khi dòng tải tăng thì điện áp rơi trên Q1 hoặc Q2 cũng phải tăng theo. Khi điện áp rơi đạt 0,2V, DWO1 đánh giá rằng dòng tải đã đạt đến giá trị giới hạn, do đó điện áp rơi của chân ① của nó là 0V và điện áp bên trong của 8205A là 0V. Ống điều khiển phóng điện Q1 bị tắt để cắt mạch phóng điện của tế bào. Thực hiện bảo vệ quá dòng.
(6) Bảo vệ quá nhiệt
Cổng T trên bảng bảo vệ là thiết bị đầu cuối bảo vệ quá nhiệt, được kết nối với CPU của thiết bị điện. Mạch bảo vệ quá nhiệt phổ biến tương đối đơn giản, đó là một điện trở NTC (xem R4 trong Hình 7) được kết nối với cực T và cực P, và điện trở được lắp đặt gần ô. Khi thiết bị điện ở trạng thái hoạt động với công suất cao trong thời gian dài (chẳng hạn như điện thoại di động ở trạng thái nói chuyện trong thời gian dài), nhiệt độ của tế bào sẽ tăng lên và giá trị điện trở NTC sẽ giảm dần. CPU của thiết bị điện phát hiện giá trị điện trở NTC. Khi giá trị điện trở giảm Khi ngưỡng được đặt bởi CPU, CPU sẽ ngay lập tức gửi lệnh tắt máy để ngăn pin cung cấp năng lượng cho nó và chỉ duy trì một dòng điện dự phòng nhỏ, để đạt được mục đích bảo vệ pin.