Bộ sạc di động Li-Ion Series 2S, 5S sử dụng BQ7718

Bộ sạc pin Li-Ion dòng BQ7718 series 2S đến 5S này được thiết kế để theo dõi điện áp của từng tế bào li-ion một cách độc lập, có tham chiếu đến mức tham chiếu được thiết lập bên trong.

Ngay khi bất kỳ điện áp di động nào có xu hướng vượt quá mức tham chiếu, nó sẽ kích hoạt bộ hẹn giờ trễ bên trong. Bộ định thời gian trễ này đợi trong vài giây và sau đó kích hoạt ON chân đầu ra của IC.

Đầu ra của IC đóng ngắt nguồn cung cấp đầu vào để tình trạng quá áp của tế bào nhanh chóng bị hạn chế.

Sơ đồ sau đây cho thấy cấu hình cơ bản sử dụng gói tế bào Li-Ion dòng 5S hoặc 5:

Đầu vào nguồn cung cấp có thể là từ bộ điều khiển bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Ngay sau khi bất kỳ ô nối tiếp nào gặp phải tình trạng quá điện áp, đầu tiên bộ định thời gian trễ sẽ kích hoạt và đợi một lúc, sau đó cuối cùng chân OUT được kích hoạt ON để ngắt nguồn cung cấp.

Việc chuyển đổi BẬT / TẮT OUTPUT lặp đi lặp lại cho phép các ô khác tiếp tục quá trình sạc, đồng thời giữ cho các ô nối tiếp đã được sạc đầy không bị sạc quá mức.

Bảo vệ quá áp của dòng pin Li-Ion

Pin sạc thường được sử dụng để lưu trữ năng lượng điện và sử dụng năng lượng đó theo nhu cầu.

Những thách thức chính trong hệ thống vận hành bằng pin là quá áp và quá nhiệt của pin.

Pin Li-Ion trở thành một ứng cử viên khả thi cho ngành công nghiệp điện tử và thay thế các loại pin có thể sạc lại bằng niken.

Pin sạc Lithium-ion đã trở nên phổ biến trong vài năm gần đây do được sử dụng rộng rãi trong xe điện, xe đạp điện, máy bay không người lái và xe điện (EV).

Các đặc điểm hấp dẫn và độc đáo của pin Li-Ion là:

• Mật độ năng lượng cao
• Công suất đầu ra cao
• Điện áp di động cao (so với pin niken)
• Tỷ lệ tự xả thấp (1: 4 so với công nghệ niken)

Mặc dù có nhiều lợi ích so với pin niken, nhưng pin Li-Ion kém chịu đựng hơn và việc sạc quá mức sẽ làm giảm vòng đời của chúng.

Quá áp và sạc quá mức có thể dẫn đến quá nhiệt, điện trở bên trong cao, lưu trữ năng lượng thấp hoặc thậm chí phát nổ.

Để có được những lợi ích tối đa và để tăng vòng đời của pin Li-Ion, vấn đề sạc quá mức phải được giải quyết.

Để đảm bảo an toàn và bảo vệ ắc quy, các mạch bảo vệ phải được thiết kế phù hợp và hệ thống tích hợp với ắc quy.

Bảo vệ quá tải và ngắn mạch cũng là một yếu tố quan trọng để kéo dài tuổi thọ của hệ thống pin.

Các tính năng chính:

Để đối phó với tất cả các thách thức nêu trên, các chuyên gia đã khuyến nghị sử dụng mạch bảo vệ tế bào Li-Ion loạt dựa trên vi mạch BQ7718.

Dòng sản phẩm BQ7718 không chỉ theo dõi quá áp trong hệ thống sạc pin mà còn bảo vệ pin khỏi quá áp.

Vì bộ pin bao gồm một loạt hoặc một số ô, nên sự bảo vệ của mỗi ô đã được đảm bảo bởi các mạch BQ7718xy.

Ứng dụng của BQ7718 có tính linh hoạt để theo dõi và điều khiển pin Li-Ion 2-series đến 5 series cell.

Tính năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch cũng được cung cấp với bộ hẹn giờ trễ bên trong để bảo vệ nhanh chóng các tế bào pin.

BQ7718 cung cấp mô-đun kiểm tra của khách hàng và cho phép giám sát độc lập từng tế bào để đảm bảo bảo vệ chống quá điện áp.

Trong chế độ kiểm tra của khách hàng, thời gian kiểm tra có thể được giảm xuống để kiểm tra và xác minh thông số hẹn giờ quá áp trong khi tích hợp trong bộ pin.

Để bật chế độ kiểm tra và cấu hình của bộ hẹn giờ trễ, vui lòng tham khảo bảng dữ liệu.

Kích thước của nó nhỏ (QFN 3mm x 4mm, MSOP 3mm x 5mm) và đủ kinh tế để dễ dàng kết hợp với bộ pin.

Hơn nữa, điện áp hoạt động và mức tiêu thụ dòng điện của BQ7718 quá nhỏ (ICC tiêu thụ điện năng thấp ≈ 1 µA) nên có thể thấp hơn tốc độ tự xả vốn có của bất kỳ pin Li-Ion nào được thiết kế tốt.

Ngưỡng sạc quá mức cũng được cố định để cho phép sạc đầy và tránh sạc quá mức. Nó có khả năng bảo vệ quá áp với độ chính xác cao ± 10 mV.

Phạm vi ngưỡng bảo vệ quá áp có thể được chọn từ danh mục (dao động từ 4.200 đến 4.300 volt) tùy thuộc vào yêu cầu mạch của bộ pin.

Nếu ngưỡng được chọn quá cao, pin có thể bị hỏng, vì vậy hãy chọn ngưỡng chính xác theo nhu cầu của mạch.

Theo nhà sản xuất, điều quan trọng cần lưu ý là đầu vào của dòng điện rò rỉ trên mỗi cell nhỏ hơn 100 nA.

Tính năng cân bằng trong mỗi ô là bắt buộc để lưu trữ lượng năng lượng tối đa, mỗi ô phải được sạc như nhau.

Bất kỳ sự mất cân bằng nào trong quá trình sạc của từng cell do lỗi sản xuất hoặc thường xuyên sạc, xả có thể làm giảm thời gian hoạt động của pin.

Như chúng tôi đã đề cập, trong BQ7718xy, mỗi tế bào được giám sát độc lập, vấn đề sạc mất cân bằng tế bào có thể được loại bỏ.

Điện áp thực tế và điện áp tham chiếu bảo vệ được BQ7718xy giám sát liên tục cho mỗi ô, bất kỳ phát hiện nào về sự mất cân bằng hoặc sạc không đều (thời gian trễ OV được định cấu hình) giữa các ô sẽ kích hoạt mạch hẹn giờ.

Khi mạch hẹn giờ hết hạn, trạng thái sạc được kích hoạt. Chế độ sạc bình thường đã được kích hoạt khi điện áp giảm xuống dưới giá trị đặt trước.

Nhà sản xuất đã khuyến nghị rằng để cảm nhận điện áp đầu vào của mỗi cell, một điện trở nối tiếp và tụ điện trên cell phải được lắp theo yêu cầu của nó để lọc nhiễu và theo dõi ổn định điện áp.

Nhiệt độ chức năng của BQ7718xy nằm trong khoảng -10 ° C đến 110 ° C, vượt quá những phạm vi này có thể làm hỏng thiết bị vĩnh viễn.

Việc tiếp xúc kéo dài đến giới hạn tối đa trong bất kỳ điều kiện nào có thể làm thay đổi chức năng của hệ thống và độ tin cậy có thể bị ảnh hưởng.

Để tránh vấn đề về độ tin cậy, chúng tôi khuyến nghị các thiết bị không nên tiếp xúc với các điều kiện giới hạn tối đa hoặc xấu nhất trong thời gian dài hơn.

Các chức năng của mã PIN:

BQ7718xy có sẵn trong hai gói cấu hình phổ biến như DPJ và DGK (cả hai đều có 8 chân) như trong hình dưới đây.

VDD là nguồn cung cấp (tối đa 30 V, trong khi khuyến nghị 25V) trong khi VSS là đất tham chiếu hoặc đầu cuối âm.

Một điện trở nối tiếp phải kết nối với VDD để hạn chế dòng điện và tụ điện nên được kết nối với chân VSS để lọc nhiễu.

Các chân V1 đến V5 được sử dụng cho điện áp đầu vào cảm biến trong ô 1 đến ô 5 tương ứng. Chân ra được sử dụng cho tín hiệu lỗi quá áp (dải điện áp -0,3 đến 30) trong bộ pin.

Cấu hình mạch

Một cách tiếp cận đơn giản để bảo vệ sạc cho pin dòng 3,4 hoặc 5 cell của pin Li-Ion đã được trình bày trong hình dưới đây.

Các khuyến nghị của nhà sản xuất phải được tuân theo để phát triển các mạch bảo vệ quá áp cho bộ pin.

Bất kỳ thay đổi nào trong phạm vi được nêu trong bảng dữ liệu có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo điện áp của tế bào. Việc hiệu chuẩn thiết bị đã được thực hiện bằng cách sử dụng giá trị = 1 kΩ, độ chính xác của thiết bị có thể thay đổi nếu giá trị khác của được sử dụng để hiệu chuẩn.

Mạch ứng dụng của BQ7718:

Các mạch điện tử để theo dõi và bảo vệ quá áp, cân bằng sạc ở điều kiện nhiệt độ cao với bộ hẹn giờ trễ bên trong có thể được thiết kế bằng cách sử dụng BQ7718xy.

Để bảo vệ các bộ pin Li-Ion được sử dụng trong các dụng cụ điện cầm tay / dụng cụ làm vườn, xe đạp điện / xe tay ga và các thiết bị gia dụng không dây như máy hút bụi.

Tóm lược:

Tóm lại, thông tin được trình bày trong hình ảnh dưới đây cung cấp các chi tiết chức năng của vi mạch và ứng dụng của nó.

Người giới thiệu:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq7718.pdf

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., & Tassoni, C. (2005). Lựa chọn và quản lý pin cho xe điện thế hệ mới. Giao dịch IEEE trên thiết bị điện tử công nghiệp , 52 (5), 1343-1349.