原创 六节锂离子电池的充放电保护方案原理图和BOM表

2022-1-25 11:30 808 7 3 分类: 电源/新能源 文集: 方案
锂离子电池单体工作电压高、体积小、重量轻、能量密度高、循环使用寿命长,是目前市场上的主流可充电电池。锂离子电池技术优势明显,例如充放电速度快,放电温度范围宽,自放电电流小,无记忆效应,无环境污染等,可组合成面向不同用途的电池组来满足电动工具、无绳真空吸尘器、机器人吸尘器、无人机、ESS、UPS、工业设备等应用,这就需要采取专业的充放电保护措施。

锂离子电池保护

锂离子电池的保护重点包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。对锂离子电池充电时,如果容量达到限定就需终止充电状态,以防止过充而产生意外。为此,保护器件需监测电池电压,达到电池过充电压时激活过充电保护功能,中止充电过程。

图1 . 多节电池串联用保护电路拓扑

同样,当锂离子电池电压低于过放电电压检测点时,即刻激活过放电保护,中止放电状态,并将电池保持在低静态电流的待机模式。

在充放电过程中,如果锂离子电池的放电电流过大或出现短路情况,保护器件将激活过电流保护功能。

由于单体锂离子电池的额定电压为3.6V,不能满足医疗、工业和IT设备的供电要求,要将多节锂离子电池串联使用,这就需要采用多节锂离子电池(电池组)保护芯片级联方案。

保护芯片级联方案

为了让3~12节锂离子电池串联工作,电源管理方案厂商开发了各种多节锂离子电池(电池组)保护芯片。例如,S-8245A/C系列保护IC直接控制外部FET,以保护电池免于发生过充电或过放电。除常见的过充电、过放电以及过流保护功能外,该IC还具有超温保护功能,使得电路配置更为安全,其省电功能可预防暗电流在运输过程中造成电池组容量损失。

该系列过充检测电压精度为±20mV,功耗低,最高值仅为20uA。开关管脚可用于保护3、4或5芯串联电池。S-8245A/C系列的串联功能可为6芯或6芯以上的电池配置保护电路,以适应各种应用。

图2 . 六节电池串联用保护电路(左图为采用S-8245A的充放电路径通用;右图为采用S-8245C的充放电路径分离)

如图2所示,可将两个S-8245A保护芯片串联在一起构成充放电路径通用方案(左),或者将两个S-8245C保护芯片串联在一起构成充放电路径分离方案(右)。

由2个N沟道MOSFET做控制开关,保护6节锂离子电池。这里,D1防止给CO端子施加VDD以上的电压,FET1防止给VM端子施加VDD以上的电压。

BOM元器件选择

方案核心芯片S-8245A/C由ABLIC开发,采用24引脚SSOP封装。该IC的超温保护功能可监测四种类型的温度,省电功能可解决暗电流造成的电量消耗。

图3 . 六节电池串联用保护电路BOM表

BOM表中,三个MOS管均为N沟道FET,CFET作为充电快关,DFET用作放电开关。两个用于过热保护的NTC热敏电阻电阻值(25℃)为10kΩ±1%,最大电压5V,最大工作电流0.1mA,工作温度范围-40℃ to 125℃。

作者: 硬之城Allchips, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3975615.html

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