BQ7718을 사용하는 시리즈 2S, 5S 리튬 이온 셀 충전기

이 BQ7718 시리즈 2S ~ 5S 시리즈 리튬 이온 셀 충전기는 내부적으로 설정된 기준 레벨을 참조하여 각 리튬 이온 셀의 전압을 독립적으로 모니터링하도록 설계되었습니다.

셀 전압이 기준 레벨을 초과하는 경향이있는 즉시 내부 지연 타이머가 트리거됩니다. 이 지연 타이머는 몇 초 동안 기다린 다음 IC의 출력 핀을 ON으로 트리거합니다.

IC의 출력은 입력 전원을 분로하므로 셀의 과전압 상태가 빠르게 제한됩니다.

다음 다이어그램은 5S 또는 5 시리즈 리튬 이온 셀 팩을 사용하는 기본 구성을 보여줍니다.

공급 입력은 태양 광 패널 컨트롤러에서 제공 될 수 있습니다.

직렬 셀이 과전압 상황에 도달하면 먼저 지연 타이머가 활성화되고 잠시 기다린 다음 궁극적으로 OUT 핀이 ON으로 트리거되어 전원을 차단합니다.

반복되는 OUTPUT ON / OFF 전환을 통해 다른 셀이 충전 프로세스를 계속할 수 있으며 동시에 완전히 충전 된 직렬 셀의 과충전을 방지 할 수 있습니다.

직렬 리튬 이온 배터리의 과전압 보호

충전식 배터리는 일반적으로 전력을 저장하고 수요에 따라 전력을 사용하는 데 사용됩니다.

배터리 작동 시스템의 주요 문제는 배터리의 과전압 및 과열입니다.

리튬 이온 배터리는 전자 산업 및 니켈 기반 충전식 배터리를 대체 할 수있는 후보가되었습니다.

리튬 이온 충전식 배터리는 전기 스쿠터, 전기 자전거, 드론 및 전기 자동차 (EV)에서 광범위하게 활용됨에 따라 지난 몇 년 동안 인기를 얻었습니다.

리튬 이온 배터리의 매력적이고 독특한 특성은 다음과 같습니다.

• 높은 에너지 밀도
• 높은 출력 전력
• 높은 셀 전압 (니켈 배터리와 비교)
• 낮은 자기 방전율 (니켈 기술에 비해 1 : 4)

니켈 배터리에 비해 많은 이점이 있음에도 불구하고 리튬 이온 배터리는 내성이 적고 과충전으로 인해 수명이 단축됩니다.

과전압 및 과충전은 과열, 높은 내부 저항, 낮은 에너지 저장 또는 폭발로 이어질 수 있습니다.

최대 이점을 얻고 리튬 이온 배터리의 수명주기를 늘리려면 과충전 문제를 해결해야합니다.

배터리의 안전과 보호를 위해 보호 회로는 적절하게 설계되고 배터리와 통합 된 시스템이어야합니다.

과부하 및 단락 보호는 배터리 시스템의 수명 연장을위한 중요한 요소입니다.

주요 특징들:

위에서 언급 한 모든 문제를 해결하기 위해 전문가들은 BQ7718 IC 기반 시리즈 리튬 이온 셀 보호 회로를 권장했습니다.

BQ7718 제품 범위는 배터리 충전 시스템의 과전압을 모니터링 할뿐만 아니라 배터리 팩을 과전압으로부터 보호합니다.

배터리 팩은 일련 또는 여러 개의 셀로 구성되어 있으므로 각 셀의 보호는 BQ7718xy 회로에 의해 보장됩니다.

BQ7718의 애플리케이션은 2 ~ 5 시리즈 셀 리튬 이온 배터리를 모니터링하고 제어 할 수있는 유연성을 제공합니다.

과부하 및 단락 보호 기능은 배터리 셀의 빠른 보호를 위해 내부 지연 타이머와 함께 제공됩니다.

BQ7718은 고객 테스트 모듈을 제공하고 각 셀을 독립적으로 모니터링하여 과전압에 대한 보호를 보장합니다.

고객 테스트 모드에서는 배터리 팩에 통합하는 동안 과전압 타이머 매개 변수를 확인하고 확인하기 위해 테스트 시간을 줄일 수 있습니다.

테스트 모드 및 지연 타이머 구성을 활성화하려면 데이터 시트를 참조하십시오.

크기가 작고 (QFN 3mm x 4mm, MSOP 3mm x 5mm) 배터리 팩에 쉽게 통합 할 수있을만큼 경제적입니다.

또한 BQ7718의 작동 전압 및 전류 소비는 너무 작아 (저전력 소비 ICC ≈ 1µA) 잘 설계된 리튬 이온 배터리의 고유 한 자체 방전 속도보다 낮을 수 있습니다.

과충전 임계 값도 고정되어 완전 충전을 허용하고 과충전을 방지합니다. ± 10mV의 높은 정확도로 과전압 보호 기능이 있습니다.

과전압 보호 임계 값 범위는 배터리 팩의 회로 요구 사항에 따라 카탈로그 (4.200 ~ 4.300V 범위)에서 선택할 수 있습니다.

선택한 임계 값이 너무 높으면 배터리가 손상 될 수 있으므로 회로 요구에 따라 임계 값을 정확하게 선택하십시오.

제조업체에 따르면 셀당 누설 전류 입력이 100nA 미만이라는 점도 중요합니다.

최대 에너지 양을 저장하려면 각 셀의 충전 균등화가 필수이며 각 셀은 동일하게 충전되어야합니다.

제조상의 결함이나 빈번한 충전, 방전으로 인한 각 셀의 충전 불균형은 배터리의 작동 시간을 단축시킬 수 있습니다.

앞서 언급했듯이 BQ7718xy에서는 각 셀이 독립적으로 모니터링되므로 셀 불균형 충전 문제를 해결할 수 있습니다.

실제 전압 및 보호 기준 전압은 각 셀에 대해 BQ7718xy에 의해 지속적으로 모니터링되며 셀 간의 불균형 또는 불균형 충전 (구성된 OV 지연 시간)이 감지되면 타이머 회로가 활성화됩니다.

타이머 회로가 만료되면 충전 상태가 활성화됩니다. 전압이 사전 설정 값 아래로 떨어지면 일반 충전 모드가 활성화 된 것입니다.

제조업체는 각 셀의 입력 전압을 감지하기 위해 셀 전체에 걸쳐 직렬 저항과 커패시터를 노이즈 필터링 및 전압의 안정적인 모니터링에 필요한대로 장착해야한다고 권장했습니다.

BQ7718xy의 기능 온도 범위는 -10 ° C ~ 110 ° C이며,이 범위를 초과하면 장치가 영구적으로 손상 될 수 있습니다.

모든 조건에서 최대 한계에 장기간 노출되면 시스템의 기능이 변경 될 수 있으며 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.

안정성 문제를 방지하려면 장치를 더 오랜 기간 동안 최악 또는 최대 제한 조건에 노출하지 않는 것이 좋습니다.

PIN 기능 :

BQ7718xy는 아래 그림과 같이 DPJ 및 DGK (둘 다 8 핀)와 같은 두 가지 공통 구성 패키지로 제공됩니다.

VDD는 전원 공급 장치 (최대 30V, 25V 권장)이고 VSS는 기준 접지 또는 음극 단자입니다.

직렬 저항은 전류를 제한하기 위해 VDD와 연결되어야하고 커패시터는 잡음을 필터링하기 위해 VSS 핀에 연결되어야합니다.

V1 ~ V5 핀은 각각 셀 1 ~ 셀 5의 입력 전압을 감지하는 데 사용됩니다. Out 핀은 배터리 팩의 과전압 (전압 범위 -0.3 ~ 30) 오류 신호에 사용됩니다.

회로 구성

리튬 이온 배터리의 3,4 또는 5 시리즈 셀의 충전 보호를위한 간단한 접근 방식이 아래 그림에 나와 있습니다.

배터리 팩용 과전압 보호 회로 개발을 위해 제조업체의 권장 사항을 따라야합니다.

데이터 시트에 명시된 범위의 변경은 셀의 전압 측정 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 장치의 교정은 값 = 1kΩ을 사용하여 수행되었으며, 다른 값을 교정에 사용하면 장치의 정확도를 변경할 수 있습니다.

BQ7718의 응용 회로 :

과전압 모니터링 및 보호를위한 전자 회로, 내부 지연 타이머가있는 고온 조건에서의 충전 균등화는 BQ7718xy를 활용하여 설계 할 수 있습니다.

휴대용 전동 공구 / 정원 도구, 전기 자전거 / 스쿠터 및 진공 청소기와 같은 무선 가전 제품에 사용되는 리튬 이온 배터리 팩을 보호합니다.

요약:

아래 이미지에 표시된 정보는 IC 및 해당 응용 프로그램의 기능 세부 정보를 간단히 제공합니다.

참조 :

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

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., & Tassoni, C. (2005). 차세대 전기 자동차를위한 배터리 선택 및 관리. 산업용 전자 제품에 대한 IEEE 거래 , 52 (5), 1343-1349.