Анализ принципа применения защиты литиевых батарей и соответствующего траншейного МОП-транзистора

2026,01,16

Анализ принципа работы защиты литиевой батареи

При использовании литиевых батарей могут возникнуть несколько проблем: перезарядка, чрезмерная разрядка, перегрев, перегрузка по току, короткое замыкание и постоянный отказ. Поэтому при использовании литиевых батарей необходимо добавлять схемы защиты литиевых батарей. В схеме защиты литиевой батареи МОП-транзистор может применяться в трех положениях: схема зарядки, схема разрядки и схема управления ПРЕДОХРАНИТЕЛЕМ.

Принципиальный анализ схемы защиты литиевой батареи следующий (на примере микросхемы защиты лития R5421):

Литиевая микросхема защиты R5421 контролирует состояние переключения полевого транзистора, определяя текущее напряжение, ток, время и другие параметры схемы защиты. Типичная схема его применения следующая:

Функции выводов микросхемы R5421 описаны следующим образом:

Сравнение схем защиты литиевых батарей

1. Защитная микросхема + МОП-транзистор + предохранитель

Комбинация защитной микросхемы и трубки MOSFET предназначена для защиты от перезаряда, переразряда, перегрузки по току и короткого замыкания. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ используется для защиты от перегрева. Существует три типа ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ: термопредохранитель, обычный предохранитель и плавкий предохранитель с задержкой срабатывания. Термопредохранитель может эффективно защитить аккумуляторный элемент от возгорания и взрыва из-за перегрева, а также имеет более низкую стоимость. Однако из-за влияния силы тока, температуры окружающей среды, температуры печатной платы и температуры аккумуляторной батареи термопредохранитель может выйти из строя. Невосстанавливаемая характеристика термопредохранителя накладывает определенные ограничения на применение этого решения.

Обычные предохранители тока недороги, но поскольку они не могут определять температуру элемента батареи, при коротком замыкании батареи предохранитель склонен к перегоранию, в результате чего батарея отправляется на слом. Это решение применяется в литиевых батареях бюджетного класса.

Время действия плавкого предохранителя с медленным размыканием больше, чем у комбинации защитной трубки IC + MOSFET для защиты от перегрузки по току. Это гарантирует, что комбинация защитной микросхемы + МОП-транзистор в качестве основного защитного устройства будет работать как первый уровень защиты и не будет вызывать срабатывание токового предохранителя при перегрузке по току. Однако это решение неэффективно для защиты аккумуляторного элемента от перезаряда.

2. Защитная ИС + МОП-транзистор + PTC/MHP

Чтобы гарантировать, что литиевая батарея может безопасно заряжаться и разряжаться даже при выходе из строя первичной защиты (включая защитную микросхему и MOSFET-транзистор), в схему добавляется набор компонентов пассивной защиты. В этих компонентах используются восстанавливаемые предохранители (PTC или MHP) для определения температуры аккумуляторной батареи. При аномальном повышении температуры PTC или MHP немедленно становятся высокорезистивными, блокируя зарядку и разрядку аккумулятора, тем самым предотвращая возгорание или взрыв литиевой батареи.

3. IC двойной защиты + MOSFET.

Использование двойных активных устройств для защиты может повысить надежность компонентов защиты и снизить вероятность отказа компонентов защиты. Однако этот механизм защиты не очень эффективен с точки зрения защиты от перегрева.

Независимо от причины, возгорание и взрыв литиевых аккумуляторов характеризуются резким повышением температуры аккумулятора. Без пассивных компонентов (PTC/MHP), определяющих температуру аккумулятора, даже при наличии двойной защиты невозможно предотвратить возгорание и взрыв аккумулятора.

Двойная схема защиты значительно снижает вероятность возникновения перезаряда, переразряда, короткого замыкания и т. д., но не влияет на присущие аккумулятору проблемы.

Основываясь на сравнении нескольких приведенных выше схем, схема защиты IC + MOSFET + PTC/MHP более эффективна в предотвращении возгорания и взрыва литиевых батарей. Данная схема является наиболее распространенной и имеет самые высокие экономические показатели.

Низковольтный МОП-транзистор слотового типа NCE подходит для применения в схемах защиты литиевых батарей.

Серия пластиковых уплотнений Dual N 16–20 В:

Серия Dual N 12–20 В CSP:

Серия высокой мощности N 30/40 В:

Свяжитесь с нами

Автор:

Mr. qinweidz

Электронная почта:

carolyne@gisiancorp.com

Phone/WhatsApp:

13728165816