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3.7v锂电池保护板原理介绍 -龙8手机游戏客户端

发布时间:2018-12-25 10:54:32

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,内置有高精确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,短路电流检测电压为1.0v;dw01允许电池输出的最大电流是3.3a。该芯片的引脚功能见表1。

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  3.7v锂电池保护板原理图


  (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极间直通,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-。

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  3.7v锂电池保护板原理图


  【提示】在此电路中,8205a内部场效应管q1、q2可等效为两只开关,当q1或q2的g极电压大于1v时,开关管导通,d、s间内阻很小(数十毫欧姆),相当于开关闭合;当g极电压小于0.7v时,开关管截止,d、s极间的导通内阻很大(几兆欧姆),相当于开关断开。


  (2)过放电保护


  当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯两端的电压将慢慢降低,同时dw01内部将通过电阻r1实时监测电芯电压,当电芯电压下降到2.3v(通常称为过放保护电压)时,dwo1认为电芯已处于过放电状态,其①脚电压变为0,8205a内q1截止,此时电芯的b-与-之间处于断开状态,即电芯的放电回路被切断,电芯将停止放电。


  进入过放电保护状态后,电芯电压会上升,若能上升到ic的门限电压(一般为3.1v,通常称为过放保护恢复电压),dw0的①脚恢复输出高电平,8205a内的q1再次导通。


  (3)电池充电


  无论保护电路是否进入过放电状态,只要给保护电路的p+与p-端间加上充电电压,dw0经b一端检测到充电电压后,便立即从③脚输出高电平,8205a内的q2导通,即电芯的b-保护电路的p-通,充电器对电芯充电,其电流回路如下:充电器正极→p+→b+→b-、8205a的⑥、⑦脚→8205a的⑧脚→8205a的①脚→8205a的②、③脚→p-→充电器负极。


  (4)过充电保护


  充电时,当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯两端的电压将逐渐升高,当电芯电压升高到4.4v(通常称为过充保护电压)时,dw01将判断电芯已处于过充电状态,便立即使③脚电压降为0v,8205a内的q2因④脚为低电平而截止,此时电芯的b一极与保护电路的p-端之间处于断开状态并保持,即电芯的充电回路被切断,停止充电。


  当保护电路的p+与p-端接上放电负载后,虽然q2截止,但其内部的二极管正方向与放电回路的电流方向相同,所以仍可对负载放电。当电芯两端电压低于4.3v(通常称为过充保护恢复电压)时,dw01将退出过充电保护状态,③脚重新输出高电平,q2导通,即电芯的b-端与保护电路p-端又重新接上,电芯又能进行正常的充放电。


  (5)过流保护


  由于mos开关管饱和导通时也存在内阻,所以有电流流过时mos开关管的d、s极间就会产生压降,保护控制ic会实时检测mos开关管d、s极的电压,当电压升到ic保护门限值(一般为0.15v,称为放电过流检测电压)时,其放电保护执行端马上输出低电平,放电控制mos开关管关断,放电回路被断开。


  在图7中,dw01通过接在v-端和vss端之间的电阻r2实时检测mos开关管上的压降。当负载电流增大时,q1或q2上的压降也必然增大,当该压降达到0.2v时,dwo1便判断负载电流到达了极限值,于是其①脚电压降为0v,8205a内部的放电控制管q1关闭,切断电芯的放电回路。实现过电流保护。


  (6)过温保护


  保护板上的t端口为过温保护端,与用电器的cpu相连。常见的过温保护电路较简单,就是在t端与p-端接一只ntc电阻(见图7中的r4),该电阻紧贴电芯安装。当用电器长时间处于大功率工作状态时(如手机长时间处于通话状态),电芯温度会上升,则ntc阻值会逐渐下降,用电器的cpu对ntc阻值进行检测,当阻值下降到cpu设定阈值时,cpu立即发出关机指令,让电池停止对其供电,只维持很小的待机电流,从而达到保护电池的目的。


  【提示】当保护板处于保护状态时,可以短接b-、p-端来激活保护板,这时控制芯片的充、放电保护执行端(oc、od)均会输出高电平,让mos开关管导通。


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