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关于MOS管在锂电池保护板中的应用

2022-12-15

通过之前的文章内容,我们了解了MOS管在锂电池保护板中的历史,那么裕成电子这次和大家分享一下锂电池为什么需要保护板。

 

在我们常规认知中,锂电池虽然有很多有点,比如,重量轻、价格实惠,可多次循环使用,受温度影响较小(相对铅酸电池来讲)。但是因为金属锂的化学性质非常活泼,燃点较低,在空气中遇到高温等容易起火燃烧等,所以锂电池在应用时对于过充过放过流等情况相当敏感,锂电池在过充及过放,会对电芯造成永久损伤,从而降低电池的使用寿命及容量等,且不可逆转。一旦不能正确使用,就会发生起火燃烧甚至爆炸等较为危险的情况,造成的伤害就不可估量了。

 

单节锂电池充满电的端电压为DC4.2V,在带载器件,电池的端电压将随着电量的不断衰减,而逐步降低,当端电压低于DC3.0V时,就被保护板上的主芯片及外围器件监测到,然后由主芯片发出低电平信号,将功率MOS管迅速关断,从而避免锂电池因为过放而永久损坏电芯。

防止锂电池过充问题,通常由电池保护板配合充电模组可以控制;那么,用户在使用锂电池时,不小心将正负极端子直接短路引起的瞬间过放而引起安全问题随即显示出来。

按照理论估算,锂电池电芯的内阻Ro在毫欧姆级别,锂电池的端电压Vo是伏特级别,当正负极端子(VBAT+与P-)直接短路时,瞬间的电流按照欧姆定律为:I=Vo/Ro=3.0v/10mR~=*X10^3A,即估算这个瞬间短路电流将达到数百安培的级别;当然在实际测试时,因为受到电池实际容量的限制,瞬间电流也不会这么大,但至少也在数十安培以上,足以引起电池包起火燃烧或爆炸。

单节聚合物锂电池,一般应用在手机、蓝牙耳机、平板电脑、笔记本电脑等行业,容量根据行业的情况,分布区间较大;蓝牙耳机通常是数十mAH~100mAH,手机及平板电脑通常在4000mAH~6000mAH+,笔记本电脑在10000mAH以上。

保护板设计不当引起电池爆炸

单节锂电池保护板的基本拓扑

但是在实际应用中,在电动工具,电动自行车,汽车应急电源等行业,单颗电芯的锂电池等容量有限,带负载的能力及瞬间放电能力等均不能满足要求,故常用的多个单节锂电池串联使用,一般是4串~13串不等,目前看到的4串铁锂电池的应用最为多见,电池包的容量通常在数十安时或更大,那么电池包政府极端子(VBAT+与p-)直接短路引起的瞬间电流将达到千安培的级别造成的损失不可忽视。

下一篇我们分析一下MOS管在保护多串电池时如何发挥它的作用。持续关注裕成电子,和大家分享更多更有趣的内容~






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