バッテリー保護回路–はじめにと比較

バッテリーが多くの危険な損傷を引き起こすことをご存知ですか？多くのバッテリーユーザーはこれを知らず、環境やデバイスにとって非常に危険になります。

幸いなことに、最新の電池、特にリチウム電池は、保護回路を備えて設計されています。これは、バッテリーを過充電または低すぎる消耗から保護する部分です。

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このガイドでは、リチウム電池の保護回路について説明します。

リチウム電池保護回路

リチウム電池は、エネルギー密度が高いため、最も好ましい電池技術です。ただし、それだけの電力は簡単には得られず、他のどの種類のバッテリーよりも慎重に取り扱う必要があります。

その上、バッテリーは比較的高価です。したがって、それらを可能な限り活用するように努める必要があります。

バッテリー保護回路は、バッテリーの寿命を延ばすことができます。過熱、過充電、排水から保護するのに役立ちます。

過充電：リチウム電池は最大4.2ボルトを充電します。これを超えると、バッテリーが損傷し、危険になる可能性があります。バッテリーによって開始されたほとんどの火災は、過充電と過失によるものです。これを防ぐには、バッテリー保護回路が必要です。

過排水：下側では、リチウム電池は約2.5Vまで安全に放電できます。これよりも低く放電すると、セルにストレスがかかり、セルの寿命が短くなる可能性があります。バッテリーがこのレベルに近づくと、保護回路が回路接続を遮断し、バッテリーを安全に保ちます。

急速放電：バッテリーの寿命を縮めるもう1つの要因は、放電が速すぎることです。リチウム電池はこれに耐えられません。それらには、遵守すべき最大放電電流定格が付属しています。バッテリー保護回路は、負荷電流が大きすぎる場合にバッテリーを回路から取り外します。

リチウム電池には保護回路が必要です。一般に、保護は、ラップされて配布される前に、バッテリーに結合された回路基板で行われます。

これらの回路の主な機能は、充電式バッテリーが過充電または消耗しすぎないようにすることです。

リチウム電池は約3.7ボルトの電力を約束します。全電流は最大4.2Vを超えてはなりません。

また、放電するときは、電圧を最小レベル以上に保つことが重要です。この場合、2.8V未満でドレインが低すぎないようにする必要があります。

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これらは、リチウムイオン電池の寿命に影響を与える要因です。したがって、バッテリーは常に危険にさらされないように保護する必要があります。異常な電圧が検出されると、回路はバッテリーをシャットダウンします。

すべてのユーザーは、電圧計を使用してリチウム電池を定期的にチェックする必要があります。これにより、バッテリーの充電または放電の程度を理解できます。

これらとは別に、一部の充電器は、リチウム電池が4.2Vに十分近づくと充電を停止し、充電範囲をセーフゾーンに保ちます。

バッテリーが少なすぎるときにデバイスにシャットダウンする方法がない場合でも、バッテリー保護回路は強制的にシャットダウンします。それが彼らの重要性です。

リチウム保護回路のしくみ

すべての難しい用語を守ると、保護回路は少し複雑に見えるかもしれません。しかし、そうではありません。

すべてがどのように機能するかの内訳は次のとおりです。

保護回路はセルに内蔵されたデバイスです。これは、電流サージの増加をブロックするのに役立つプロテクターとして機能します。

回路遮断装置では、非常に高い電圧の場合に電気経路を開きます。この動作により、セル内の圧力が約150psiに上昇します。

バッテリー内部の安全ベントにより、圧力が上昇したときにガスを制御して分配できます。

保護回路はセルの外側に配置することもできます。電圧が約4.3Vになると、強力な状態スイッチが開きます。これが最大充電量であり、それを超えると危険になります。

保護回路はヒューズを備えており、バッテリーの温度が摂氏約90度に達すると電流を遮断します。品質管理回路は、過充電の場合に電流経路の約2.5vを遮断します。

さて、保護回路はどのバッテリーパックでも重要な機能です。それはユーザーの安全を保証します。ただし、すべての安全予防措置は、操作モードが外部からのものである場合にのみ有効であることを知っておく必要があります。たとえば、電気的短絡や充電器の故障によるモードは、これらの安全モジュールで最高の機能を発揮する可能性があります。

逆バッテリー保護回路

バッテリー保護は間違いなくデリケートな問題です。私たちは皆、バッテリーを使用するときに安全であることを望んでおり、保護回路はこれを達成するための最も基本的な方法です。

逆バッテリー保護回路は、電子機器を安全に保つための良い方法でもあります。これらには以下が含まれます：

ダイオードを使用した逆バッテリ保護

これは、逆バッテリ保護を実現する最も簡単な方法です。これは、ECUへの正の供給ラインにある直列ダイオードです。これは、負荷に応じて選択する必要があります。バッテリーを間違った極性にすると、PN接合がその電圧をブロックします。その結果、電子機器は危害を加えられないように保たれています。

n充電MOSFETを使用した逆バッテリ保護

逆保護によって失われる電力を減らしたい場合は、MOSFETが最適です。これには、デバイスを正の供給ラインに正しい方向に挿入することが含まれます。このようなアクションは、バッテリーの反転から負荷を保護します。 MOSFETは逆並列ボディダイオードを備えているため、この作業に最適です。

この方法を使用すると、MOSFETは正しい方向に向かって完全にオンになります。ここで、ソースはより高い電位にあるため、MOSFETはハイサイドにあります。つまり、地面を参照していません。ゲート電圧を上げる必要があります。その場合、ポンプ回路などが必要です。

pチャネルMOSFETの使用

3番目の解決策は、逆バッテリ保護にpチャネルMOSFETを使用することです。負荷の正の供給ルートにpチャネルMOSFETを接続するだけです。

バッテリーには短絡保護がありますか？

今日のほとんどのバッテリーは、3つの重要なコンポーネントで構築されています。

PTC：この部分は、バッテリーを過熱および直接過電流から保護します。

CIDまたは圧力波。この部分は、圧力が高すぎる場合にバッテリーを永久に無効にします

PCB：これは、過放電、過充電、および過電流からバッテリーを保護するコンポーネントです。

セルのパッケージに電子回路が付属していない保護されていないセルがいくつかあります。したがって、それらはより多くの容量と電流を提供します。ただし、常に過熱、短絡、または過排水する可能性があります。保護されたバッテリーを購入するのが最善でしょう。