¿Cómo diseñar un probador de corriente de fuga de placa de protección de batería de litio basado en ICL7107?

En aplicaciones portátiles, existe una necesidad urgente de baterías de gran capacidad, tamaño pequeño y peso ligero. En la actualidad, las baterías de litio han reemplazado a las baterías de níquel-cadmio y de níquel-hidrógeno en las baterías primarias y secundarias. Sin embargo, las baterías de litio tienen la desventaja de "poca tolerancia a la sobrecarga y descarga excesiva". Por lo tanto, las baterías de litio deben estar equipadas con una placa de circuito de protección para proteger la batería de litio de sobrecargas y descargas. La placa de protección funciona con una batería de litio. La corriente de fuga normal es 2μA ~ 3μA. Si la corriente de fuga de la placa de protección supera los 5 μA, la vida útil de la batería se acortará y la batería se dañará en casos graves. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de un probador para detectar la corriente de fuga de una placa de protección de batería de litio.

Este estudio utiliza el circuito integrado ICL7107 para diseñar un detector rápido de corriente de fuga de placa de protección de batería de litio.

1. Análisis de peligros de una corriente de fuga excesiva en el circuito de protección

1.1 Análisis del circuito de protección

El diagrama esquemático del circuito de protección de la batería de litio se muestra en la Figura 1. En la figura, U1 usa el chip de protección de batería de litio Ricoh R5421N151F y U2 usa el tubo semiconductor de óxido metálico Sanyo FTD2017 (MOST). Cuando la batería de litio tiene condiciones anormales como sobrecarga, sobredescarga, sobrecorriente, cortocircuito, etc.durante el funcionamiento, U2 como dispositivo de conmutación cortará rápidamente el circuito para garantizar la seguridad de la batería de litio.

Figura 1 Diagrama esquemático del circuito de protección de la batería de litio

1.2 El enlace para generar corriente de fuga

Puede verse en la figura 1 que la corriente de fuga generada por el circuito de protección de la batería de litio incluye los siguientes tres pasos: 1 corriente de fuga generada por el condensador C1; corriente de trabajo interna del chip 2R5421N151F; y corriente de fuga generada por el tubo semiconductor de óxido metálico 3FTD2017.

Cuando el condensador C1 genera una corriente de fuga excesiva, o el chip R5421N151F genera anormalmente una corriente de funcionamiento interna excesiva, o el transistor GS FTD2017 tiene una avería electrostática o la lámina de cobre de la placa PCB está en cortocircuito debido a la proximidad, se generará el circuito de protección gran corriente de fuga.

1.3. Análisis de peligros de una corriente de fuga excesiva

Como puede verse en la Figura 1, la placa protectora está unida a ambos extremos de la batería. Cuando la corriente de fuga de la placa de protección en sí es demasiado grande, por un lado, la placa de protección en sí no puede proteger eficazmente el sistema; por otro lado, la vida útil de almacenamiento de la batería de litio se acorta y la batería puede dañarse en casos graves. Según las estadísticas, la corriente de fuga de la placa de protección es demasiado grande, lo que representa aproximadamente 3 ‰. Debido a que la corriente de fuga de la placa de protección es demasiado grande, tiene un gran ocultamiento, generalmente toma de 3 a 6 meses para usarse, por ejemplo, el precio de una batería de litio es de 20 yuanes / bloque y la salida es de 10,000 piezas / día. La pérdida del fabricante de baterías de 600 yuanes por día resultará en un retorno de 200.000 yuanes al año y tendrá un impacto negativo en la reputación.

2. Análisis del principio de prueba de corriente de fuga de la placa de protección

2.1 El principio de funcionamiento del probador

El probador consta de un circuito de referencia, un circuito de voltaje de prueba, un circuito de comparación, una pantalla digital 312 / medidor de microamperios, un circuito de alarma, etc., y su diagrama esquemático se muestra en la FIG.

Figura 2 Diagrama esquemático del probador de corriente de fuga de la placa de protección

Circuito de referencia: R1, DW1 forman una fuente de señal de voltaje de alta estabilidad flotante a baja temperatura de 2,5 V, que se divide por R2 y W1 para obtener un voltaje de referencia de aproximadamente 5 mV. La tensión de referencia se aplica a la entrada inversora del circuito de comparación LM358.

Circuito de voltaje de prueba: este probador está diseñado de acuerdo con el voltaje de trabajo de la batería de litio de 4.2V. Después de la regulación de voltaje DW2, se obtiene un voltaje de 4.2V ajustando W2 como voltaje de prueba de la placa de protección.

La tensión de prueba de la placa de prueba se aplica a los extremos de la placa de protección a través de las salidas OUT +, OUT-socket y los cables de prueba, y la corriente de fuga de la placa de protección genera una caída de tensión a través de la resistencia R7:

UR7 = ILeak & Tiempos; R7 = XμA & Tiempos; (1 & Tiempos; 103) Ω = XmV (asumiendo que la corriente de fuga es xμA)

La caída de voltaje generada por la corriente de fuga en la resistencia R7 es filtrada simultáneamente por la resistencia R3 y el condensador C4 y aplicada al terminal de entrada no inversora del LM358. Cuando se compara con el terminal de referencia de 5 mV, cuando la corriente de fuga es grande, la caída de voltaje formada en el R7 excede los 5 mV. El voltaje del terminal de entrada no inversora del LM358 excede el terminal de entrada inversora, y el potencial del terminal de salida se vuelve alto, activando el 9013, y el zumbador se activa para generar una señal de alarma audible.

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