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詳解7S鋰離子電池保護的電路設計

鉅大LARGE  |  點擊量：1299次  |  2019年11月08日  

在鋰離子電池保護IC產品中，目前最多只有做到4節串聯的，因此不少工程師在設計大于4節的鋰離子電池保護電路時，會感到資料太少，或缺少現成的產品電路可以研發。


本人在這兩年中共接觸到四、五種其它公司研發的7節鋰離子電池串聯保護電路，在這里利用業余時間，一種一種畫出來供給大家參考，使工程師免走彎路。


下圖是第一種的原理圖



上面的這個電路是一家外國公司所研發的早期版本的7節串聯鋰離子電池保護電路。電路的保護功能較為可靠，并帶有簡單的充電平衡電路。


但該電路有較大的缺點：7S中的電芯耗電不均衡，低幾節的電芯靜態耗電過大。


小缺點也有一些：電路稍顯復雜，難以擴展，成本也沒有做到較低。


但是作為早期的7S保護電路產品，它的保護功能是完全實現了，具有過充電，過放電和過流及短路保護功能。也有簡單的充電平衡功能。


下圖是這個電路對應的電路板，板上有顆芯片LM339燒毀。



下圖是又一家外國公司所設計的7S鋰離子電池保護電路。



從上圖可以看出，它的電路已經比第一種中的電路簡潔，成本也略為降低，保護功能也能完全實現。


其缺點是：成本仍然較高。保護開關置于電芯中間部位，生產組裝與批量生產時的測試都會較麻煩。


上面兩種電路的共同點是:


都是用2節4S鋰離子電池保護IC(MM1414或S-8254)構成一個7S的鋰離子電池保護電路。這種電路結構目前仍然有廠家在使用。


但這種電路結構較難擴展，受保護IC本身限制。比如，如果想要一個5S的保護電路，這種電路結構就是無法實現的。


下面是第3種7S鋰離子電池保護電路，是國內的一家公司所提供的，也是許多人所關注的用單個保護IC所構成的7S保護電路。



這個保護電路的特點是擴展性較好，成本也比較低，靜態時功耗最小。另一個特點是第一次將充電回路與放電回路分離，這樣在成本上會少一些，放電時的內阻也會更小一些。


該電路還有一個特點是，當過充電保護時，被過充電的那節電芯的耗電流會很大，具有一些平衡的功能。


不足之處是在過放電保護后的耗電反而會比靜態略高。從圖中可以看到，上半部分每個電芯的電路都是相同的，而且可以繼續往上擴展到10節甚至13節。當然，更多節數時，要考慮MOSFET的耐壓了。


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