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大侠领你设计一款3串锂电池组保护电路

作者:songzhige时间:2014-01-21来源:电子产品世界收藏

  1、过放电保护

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/215827.htm

  通常状态下,放电控制用端子DOP为(电池3的负电压)电位,放电MOS管U2,U3,U4,U5处于导通状态,系统可正常进行放电工作。当检测到某节电池电压低于2.7V(VDLn),且这种状态保持在TDL(TDL时间由过放电检测延迟端子CDT外接电容CS决定)以上时,DOP端子的电压变为VDD(电池1的正电压)电位,放电MOS管关闭,停止放电,这种状态称为过放电状态。

  进入过放电状态后,VMP端子电压经 R5由负载拉至VDD/2以下,S-8254转为休眠状态;断开负载后,VMP端子电压经R5、充电MOS管U2和U3由VDD上拉至 VDD/2以上且低于VDD,S-8254退出休眠状态。当所有电池电压都在3.0V(VDUn)以上时,过放电状态被解除,系统恢复正常放电工作。需要说明的是,S-8254进入休眠状态。在休眠状态下芯片的几乎全部的电路停止工作。

  2、过电流、短路保护

  该系统采用功率R12用于过电流检测。当放电电流大于18A时,过电流1,2检测端子VINI和之间的电压差大于过电流检测电位1VI0V1(O.2V),且这种状态保持在TIOVl(TIOVl时间由过电流1检测延迟端子CDT外接电容C3决定)以上时,DOP 端子的电压变为VDD电位,放电MOS管关闭,停止放电,进入过电流1保护状态。在过电流状态下,VMP端子电压经电阻R3由负载下拉至;断开负载后,VMP端子电压经IC内部RVMD电阻被上拉至过电流检测电位3VIOV3(电池1的正电压VC1~1.2V)以上,过电流状态解除,系统恢复正常放电。当放电电流大于50A时,VINI和VSS之间的电压差大于过电流检测电位2VIOV2(0.5V),且这种状态保持在TIOV2(1ms)以上时,进入过电流2保护状态。当负载出现短路时,过电流3检测端子VMP的电压被瞬间拉至VIOV3以下(检测延迟时间TI0V3为300μs),系统进入短路保护(过电流3保护)状态。

  3、过充电保护

  为了确保电池的安全性,该系统对于过充电状态采取了两级保护措施。首先,当检测到某节电池电压高于4.05V(VCU2n),且这种状态保持在 TCU2(TCU2时间由S-8244过充电检测延迟端子ICT外接电容C16决定)以上时,S-8244充电控制用端子CO输出动态“H”,二级充电 MOS管QCHR2关闭,停止充电,这种状态称为过充电状态;进入过充电状态后,当所有电池电压都在3.80V(VCL2n)以下时,过充电状态解除。若因某种原因导致S-8244保护失效,则S-8254过充电保护生效,当检测到某节电池电压高于4.25V(VCUln),且这种状态保持在 TCUl(TCUl时间由S-8254过充电检测延迟端子CCT外接电容C5决定)以上时,S-8254充电控制用端子COP变为高阻抗,一级充电MOS 管的G极被外接电阻R27拉高,进入过充电状态;当所有电池电压都在4.15V(VCLln)以下时,过充电状态解除。

  5、的其他防护措施,根据电池组所带的负载不同,可以进行添加不同的防护措施,比如温度防护电路,防反接电路,均衡电路等。

  在这里所介绍的是,利用瞬态抑制二极管SMBJ20A进行的瞬态干扰的保护。因为电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因,常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。图3中是在P+和GND之间增加的D4,这是一种很巧妙的瞬态干扰的保护,使用这种器件的使瞬态干扰得到了有效抑制。当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度(最高达1*10-12秒)使其阻抗骤然降低,同时吸收一个大电流,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。增加这样一个电路,也为生产和使用电路板时,来作为静电防护的主要手段。

  最后,需要说明的,组的电路保护设计,相对其他电路来说是很简单,电路保护芯片也是很多的,利用保护芯片设计的单节,双节,3节,4节,乃至更高的节串联组成的电池组的,原理都是一样的,本文只提出一个3串锂电池的保护设计,希望能起到抛砖引玉的作用……

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