सेल बैलेंस सर्किट का कार्य सिद्धांत

लिथियम बैटरी प्रोटेक्शन बोर्ड बैटरी प्रोटेक्शन आईसी, वोल्टेज और अन्य अलग-अलग मापदंडों के हिसाब से अलग है। सुरक्षा बोर्ड में दो मुख्य घटक हैं: एक सुरक्षा आईसी, जो विश्वसनीय सुरक्षा मापदंडों को प्राप्त करने के लिए अधिक सटीक है; दूसरा मुख्य में MOSFET स्ट्रिंग है यह सुरक्षा कार्यों को करने के लिए चार्ज और डिस्चार्ज सर्किट में एक उच्च गति स्विच के रूप में कार्य करता है। चलो दोहरी एनएमओ ट्यूब 8205A के साथ DW01 के साथ समझाते हैं।

लिथियम बैटरी बैलेंस सर्किट प्रोटेक्शन डिवाइस का सर्किट सिद्धांत उपरोक्त आंकड़े में दिखाया गया है। आम तौर पर, यह मुख्य रूप से बैटरी सुरक्षा नियंत्रण आईसीडीडब्ल्यू01 और बाहरी डिस्चार्ज स्विच एम 1 और चार्ज स्विच एम 2 द्वारा महसूस किया जाता है। नियंत्रण आईसी बैटरी वोल्टेज और लूप करंट की निगरानी और दो MOSFETs के फाटकों को नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार है। MOSFETs सर्किट में स्विच के रूप में कार्य करते हैं। जब पी +/पी-टर्मिनल चार्जर से जुड़े होते हैं और बैटरी को सामान्य रूप से चार्ज किया जाता है, तो एम 1 और एम 2 दोनों चालन में होते हैं । स्थिति: जब नियंत्रण आईसी असामान्य चार्जिंग का पता लगाता है, तो यह एम 2 को चार्ज करने के लिए बंद कर देता है। जब पी +/पी-टर्मिनल लोड से जुड़ा होता है और बैटरी को सामान्य रूप से डिस्चार्ज किया जाता है, तो एम 1 और एम 2 दोनों चालू होते हैं; जब नियंत्रण आईसी असामान्य निर्वहन का पता लगाता है, तो एम 1 को निर्वहन समाप्त करने के लिए बंद कर दिया जाता है।

सर्किट में ओवरचार्ज प्रोटेक्शन, ओवरडिस्चार्ज प्रोटेक्शन, ओवरकरंट प्रोटेक्शन और शॉर्ट सर्किट प्रोटेक्शन के फंक्शन होते हैं ।

बैटरी बैलेंस सर्किट के कार्य सिद्धांत का विश्लेषण इस प्रकार है:

1) सामान्य स्थिति

सामान्य स्थिति में, "सीओ" और "डीओ" पिन DW01 आउटपुट हाई वोल्टेज सर्किट में। दोनों MOSFETs पर राज्य में हैं, और बैटरी चार्ज और स्वतंत्र रूप से छुट्टी दी जा सकती है । क्योंकि MOSFET का ऑन-रेजिस्टेंस छोटा है, आमतौर पर 30 मिलीओह्म से कम है, इसलिए इसके ऑन-रेजिस्टेंस का सर्किट के प्रदर्शन पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।

इस स्थिति में, सुरक्षा सर्किट की वर्तमान खपत यूए है।

2) ओवरचार्ज सुरक्षा

लिथियम आयन बैटरी के लिए आवश्यक चार्जिंग विधि लगातार वर्तमान/निरंतर वोल्टेज है । चार्जिंग के शुरुआती चरण में यह लगातार करंट चार्जिंग होती है। चार्जिंग प्रक्रिया के साथ, वोल्टेज 4.2वी तक बढ़ जाएगा (सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के आधार पर, कुछ बैटरी को 4.1वी के निरंतर वोल्टेज मूल्य की आवश्यकता होती है), जब तक कि वर्तमान छोटा और छोटा न हो जाए तब तक लगातार वोल्टेज चार्जिंग पर स्विच करें। जब बैटरी चार्ज किया जा रहा है, अगर चार्जर सर्किट नियंत्रण खो देता है, बैटरी वोल्टेज 4.2V से अधिक होने के बाद बैटरी वोल्टेज लगातार वर्तमान के साथ चार्ज किया जाना जारी रहेगा । इस समय बैटरी की वोल्टेज बढ़ती रहेगी। जब बैटरी वोल्टेज 4.3V से अधिक चार्ज किया जाता है, तो बैटरी की केमिस्ट्री साइड प्रतिक्रियाएं तेज हो जाएंगी, जिससे बैटरी क्षति या सुरक्षा समस्याएं होंगी।

एक सुरक्षा सर्किट के साथ एक बैटरी में, जब नियंत्रण आईसी (DWO1) का पता लगाता है कि बैटरी वोल्टेज 4.3V तक पहुंचता है (इस मूल्य नियंत्रण आईसी द्वारा निर्धारित किया जाता है, विभिन्न आईसीएस अलग मूल्यों है), अपने "सीओ" पिन उच्च वोल्टेज से शून्य वोल्टेज के लिए बदल जाएगा M2 पर बंद हो जाता है, जिससे चार्ज सर्किट को काटने, चार्जर अब बैटरी चार्ज करने में सक्षम बनाने और एक अधिभार सुरक्षा भूमिका निभा रहा है । इस समय, M2 के शरीर डायोड VD2 के अस्तित्व के कारण, बैटरी डायोड के माध्यम से बाहरी भार को डिस्चार्ज कर सकती है। जब नियंत्रण आईसी पता लगाता है कि बैटरी वोल्टेज 4.05V से अधिक है और M2 को बंद करने के लिए सिग्नल भेजता है, तो ओवरचार्ज जारी किया जाता है, और M2 को चार्ज करना शुरू करने के लिए चालू किया जाता है ।

3. ओवर डिस्चार्ज प्रोटेक्शन

जब बैटरी बाहरी भार को डिस्चार्ज कर रही है, तो डिस्चार्ज प्रक्रिया के साथ इसकी वोल्टेज धीरे-धीरे कम हो जाएगी। जब बैटरी वोल्टेज 2.5वी तक गिरता है, तो इसकी क्षमता पूरी तरह से डिस्चार्ज हो गई है। इस समय अगर बैटरी लोड को डिस्चार्ज करती रहेगी तो इससे बैटरी को नुकसान होगा। स्थायी क्षति

बैटरी डिस्चार्ज प्रक्रिया में, जब नियंत्रण आईसी यह पता लगाता है कि बैटरी वोल्टेज 2.5V से कम है (यह मूल्य नियंत्रण आईसी द्वारा निर्धारित किया जाता है, विभिन्न आईसीएस में विभिन्न मूल्य होते हैं), इसका "डीओ" पिन उच्च वोल्टेज से शून्य वोल्टेज में बदल जाएगा, जिससे M1 यह बंद हो जाता है, जो डिस्चार्ज सर्किट को काटता है, ताकि बैटरी अब लोड को डिस्चार्ज नहीं कर सके , जो ओवर डिस्चार्ज प्रोटेक्शन की भूमिका निभाता है । इस समय, M1 के शरीर डायोड VD1 के अस्तित्व के कारण, चार्जर इस डायोड के माध्यम से बैटरी चार्ज कर सकते हैं।

चूंकि बैटरी वोल्टेज को ओवरडिसचार्ज प्रोटेक्शन स्टेट में कम नहीं किया जा सकता है, इसलिए प्रोटेक्शन सर्किट की मौजूदा खपत बेहद छोटी होने की जरूरत होती है । इस समय, नियंत्रण आईसी कम बिजली खपत वाले राज्य में प्रवेश करेगा, और पूरे सुरक्षा सर्किट की बिजली खपत 0.1uA से कम होगी।

4. ओवरकरंट प्रोटेक्शन

जब बैटरी सामान्य रूप से लोड को डिस्चार्ज करती है, जब डिस्चार्ज वर्तमान श्रृंखला में जुड़े दो MOSFETs के माध्यम से गुजरता है, MOSFETs के ऑन-प्रतिरोध के कारण, MOSFET के दोनों सिरों पर एक वोल्टेज उत्पन्न होगा। वोल्टेज मूल्य यू = आई * आरडीएस * 2, आरडीएस एक एकल MOSFET चालन प्रतिरोध है, नियंत्रण आईसी पर "सीएस" पिन वोल्टेज मूल्य का पता लगाता है। यदि किसी कारण से लोड असामान्य है, तो लूप करंट बढ़ जाएगा। जब लूप वर्तमान U>0.15V बनाने के लिए काफी बड़ा होता है (यह मूल्य आईसी द्वारा नियंत्रित किया जाता है, यह तय करता है कि विभिन्न आईसीएस के अलग-अलग मूल्य हैं), इसका "डीओ" पिन उच्च वोल्टेज से शून्य वोल्टेज में बदल जाएगा, M1 को बंद कर देगा, जो डिस्चार्ज सर्किट को काटता है और सर्किट शून्य में वर्तमान बनाता है। अधिक वर्तमान सुरक्षा के लिए।

उपरोक्त नियंत्रण प्रक्रिया में, यह देखा जा सकता है कि ओवरकरंट डिटेक्शन वैल्यू न केवल नियंत्रण आईसी के नियंत्रण मूल्य पर निर्भर करता है, बल्कि MOSFET के ऑन-रेजिस्टेंस पर भी निर्भर करता है। जब MOSFET का ऑन-रेजिस्टेंस बड़ा होता है, तो उसी नियंत्रण की ओवरकरंट सुरक्षा आईसी मूल्य छोटा होता है।

5. शॉर्ट सर्किट सुरक्षा

जब बैटरी लोड का निर्वहन कर रही है, यदि लूप वर्तमान इतना बड़ा है कि यू > 1वी (यह मूल्य नियंत्रण आईसी द्वारा निर्धारित किया जाता है, विभिन्न आईसीएस के अलग-अलग मूल्य होते हैं), नियंत्रण आईसी यह निर्णय करेगा कि लोड शॉर्ट-सर्किट है, और इसका "डीओ" पिन जल्दी से हाई वोल्टेज से शून्य वोल्टेज में बदल जाएगा, एम 1 को बंद कर दिया जाता है, जिससे डिस्चार्ज सर्किट को काटना और शॉर्ट सर्किट सुरक्षा की भूमिका निभानी होगी। शॉर्ट सर्किट सुरक्षा का विलंब समय बेहद कम होता है, आमतौर पर 7 माइक्रोसेकंड से कम होता है। इसका कार्य सिद्धांत वर्तमान सुरक्षा के समान है

DW01 का सीएस पिन करंट डिटेक्शन पिन है। जब आउटपुट शॉर्ट-सर्किट होता है, तो चार्ज और डिस्चार्ज कंट्रोल मॉसफेट की ऑन-वोल्टेज ड्रॉप तेजी से बढ़ जाती है, और सीएस पिन का वोल्टेज तेजी से बढ़ जाता है। DW01 आउटपुट सिग्नल चार्ज और डिस्चार्ज कंट्रोल MOSFET को जल्दी से बंद कर देता है, जिससे ओवरकरंट या शॉर्ट सर्किट प्रोटेक्शन हासिल होता है ।