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工矿自动化

２００６年８月

０

０．５０

１．００

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２．００

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ｔ／ｈ

图１锂电池充电特性曲线图

２矿用锂电池保护电路框图及原理

矿用锂电池的保护电路原理图如图２所示。

锂Ｒ

电
池

ＥＢ＋

图２

电池保护电路原理图

２．１

正常情况

当电池处于正常工作状态时，ＶⅢ，电压满足

４．３５

Ｖ＞ＶＭ，＞２．５ Ｖ条件，这时ＩＣ的１脚和３脚

输出高电平，外围电路的２个ＮＭＯＳＦＥＴ处于开启

状态，电路正常工作。电池连接在ＶⅢ，和Ｖ豁之间，

通过ＩＣ的ＶⅢ，和Ｖｓｓ来检测电池的电压、ＩＣ的ＶＭ

和Ｖ。。控制充电和放电。当电池电压在过放电检测

电压（Ｖ川，）和过充电检测电压（Ｖ。、ｕ）的范围内、ＶＭ电

压在充电检测电压（Ｖｃ：Ｈｎ）和过电流１检测电压

（Ｖｍｖ。）范围内时，ＩＣ就通过控制ＮＭＯＳＦＥＴ的打

开和关断来控制充电和放电。这是在正常情况下，

充电和放电随时可以进行。

２．２过流保护

当ＶＭ针电压等于或高于过流检测电压，过放

电电流就会超过正常允许值，１Ｃ通过控制ＮＭＯＳ—

ＦＥＴ的关断来停止放电。这种状态被称为过电流

保护，主要用于防止电池的放电电流超过所设定的

最大值。ＮＭＯＳＦＥＴ导通时有一内阻Ｒ∽因此可

以通过检测ＮＭＯＳＦＥＴ内阻上的电压来确定放电

电流的大小。过放电电流的临界值Ｊ…放为

Ｊ。。。放一Ｕ。。。／２Ｒ以

式中：【，。。。是保护芯片检测电压的预设值。

当电池放电时，由ｄ点检测电压的大小，若高于

预设值，则说明放电电流过大，保护芯片就从ａ点送

出一个低电平关闭ＮＭＯＳＦＥＴ信号，切断电源。在

过电流条件下，ＩＣ内部ＶＭ和Ｖ鹃针通过一个小电阻

被短接，只要连接着负载，负载就会把ＶＭ针的电压

拉到ＶⅢ，点的电位。当去掉负载，ＶＭ脚的电压就降

到Ｖｓｓ点的电位。当ＥＢ＋和ＥＢ一之间的阻抗比负

载阻抗高时，过电流结束，电路恢复正常，并且ＩＣ检

测到ＶＭ针电位低于过电流１检测电压（Ｖｍ。，）。状

态图如图３所示。

电

电

图３过电流检测状态图

２．３过充电状态

当对矿用锂电池充电到某一状态时（Ｖ。ｍ电压

超过４．２５～４．３０ Ｖ），称之为过充电状态。在图２

中，通过ＩＣ的５脚检测到Ｖ叭，电压超过一个阈值电

压（４．３５ Ｖ）时，通过电阻分压和电压Ｕ。进行比较，

输出一个低电平。电平经过一定的逻辑控制和电平

位移后经图２中的ＣＯ脚输出，关闭充电保护

ＮＭＯＳＦＥＴ管，切断对电池的充电。这个产品要求

充电保护电压是４．２５ Ｖ（必要时可适当调整到

４．３０

Ｖ以内），如果超过这个极限值的话，可通过调

节图２中的电阻Ｒ。的大小，达到所要求的条件，Ｒ。

的取值范围是３００～４７０ Ｑ。在下面两种状况下充

电状况被释放：

（１）电池电压降到过充电检测电压（Ｖ。、ｕ）一过

充电检测迟滞电压（ＶＨＤ）时，Ｉｃ打开控制充电的

ＮＭＯＳＦＥＴ管，进行充电。状态图如图４所示。

（２）接上负载开始放电，１Ｃ就打开充电控制的

ＮＭＯＳＦＥＴ，并在正常状态下放电。有负载时就放

电，放电电流流过控制充电的ＮＭＯＳＦＥＴ里的寄生

二极管。这时从Ｖ。。电位增加的寄生二极管的电压

Ｖ，使ＶＭ针电位瞬时增加。当ＶＭ针的电压超过过

电流检测电压时，如果电池电压被内阻消耗到过充

电电压以下，１Ｃ释放过充电。

２．４过放电状态

正常放电时电池电压下降到过放电检测电压

５

４

３

２

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ｑ－《昌＼．）．《吕＼、‘Ａ＼３

万方数据