LiPo充電/保護回路について

私はPCBの設計を学び、エレクトロニクス設計を理解している最中です。プロジェクトの場合、3.7V LiPoバッテリーを充電する必要があります。また、過充電/過放電から保護したいと考えています。

私は、TP4056をDW01バッテリー保護ICおよびFS8205AデュアルNチャネルMOSFETと一緒に使用するボードで実験しています。

データシートはここにあります：

• TP4056
• DW01
• FS8205A

事前に構築されたモジュールは非常に安価です-これがAliExpressの例です：

それらは動作しているようですが、使用する前に回路が実際に何をしているかを知りたいです:)

これら3つのコンポーネントを組み合わせた回路図は1つしか見つかりませんでした。

この回路が正しいかどうかを判断するのに苦労しています。私が正しく理解していれば、デュアルNチャネルMOSFETは基本的に1つのパッケージ内の2つのスイッチです。これら2つのMOSFETは、DW01のピン1と3によってトリガーされます。

• DW01ピン1：放電制御用MOSFETゲート接続ピン
• DW01ピン3：充電制御用MOSFETゲート接続ピン

したがって、基本的にFS8205Aの2つのMOSFETは、B-へのフローをオフにします。

これは、過放電制御が作動したときに機能し、B-からOUT-に電力が流れないことを理解しています

しかし、私が理解していないことは、これが過充電保護でどのように機能するのでしょうか？それが始まると、充電器からバッテリーに電力が流れていないはずですが、OUT +とOUT-に接続されているデバイスは引き続き機能するはずですが、B-はOUT-に到達しないようです

保護回路は通常、充電回路とは異なります。多くのバッテリーパックは、充電プロセスを制御する専用ユニットによって充電されることを意図して設計されています。

充電プロセスには、セルバランシングが含まれる場合があります。パックに多数のセルが直列に含まれている場合、通常、直列の4+セル（4S、14.4V）公称にはバランシングが必要です。バッテリーの寿命ですが、必ずしも必要ではありません。バランス回路は複雑になる可能性があり、通常、専用ICと複数の外部mosfetで構成されるBMS（バッテリー管理システム）が必要です。gitBには、openBMSシステムを作成しようとするプロジェクトがあります。詳細については、こちらをご覧ください。

リチウムイオンバッテリーの充電サイクルは、特に複数のセルが直列に接続されている場合は非常に複雑になる可能性がありますが、通常は次の4つの基本的な手順が含まれます。

• 読み取り電圧が特定の値（Liベースのセルでは通常2.8V程度）より低い場合、セルが安全な充電レベルに達するまでトリクル充電を開始します。これにより、セルの損傷を回避できます。
• 定電流充電：セルは定電流で充電されます。通常の充電では通常0.5C-1Cです。たとえば、1000mAhバッテリーの場合、500mA-1000mAで充電します。
• 定電圧充電：バッテリーが特定のポイント（通常、総充電の約60％（3.8V程度））に到達すると、目標の最終電圧（通常の1000充電サイクルの予想寿命は4.2V）で充電を開始します。電池の寿命は長くなりますが、電池の寿命が短くなります。
• メンテナンス充電：バッテリーの自然放電率は21°Cで毎月21％であり、バッテリーがフル充電の10％を下回ると、定電圧充電を使用して目標電圧まで再充電します。これは、アプリケーションに応じて構成可能です。

注：この大部分を処理するICがあります。それ以外の場合は、外部のブースト/バックコンバーターまたはリニアレギュレーターを備えたMCU制御回路を設計する必要があります。

保護回路（PCM）はかなり単純で、多くの場合、個々のセルに直接組み込まれています。これらのセルには、通常、保護または非保護のラベルが付けられています。PCMは、入力電圧、出力電流、セル電圧、温度などを監視します。多くの場合、それほど堅牢ではなく、重要なシステムの最後の手段と見なす必要があります。PCMがトリガーされると、アラームが鳴るはずです。

特定の質問に答える：DW01は、過充電の場合に充電器を優先するように最適化されているため、充電器は回路に接続されたままで、必要な電圧を供給し、バッテリーが切断されている間、TP4046は、 8Vで、リニア充電器として、過剰な電圧を熱として消費します。これらのICは多くの場合熱的に保護されており、過電流または過電圧の場合には自動的に遮断されます。過充電が発生している場合は、回路が破壊されている可能性が高いため、この場合は、バッテリーの接続を外してみてください。安全上のリスクが非常に高くなるためです。

また、MOSFETにはダイオードが内蔵されているため、充電保護MOSFETをオフにしても、MOSFETのドレイン側の電圧が特定の電圧より低い限り、バッテリーは回路に接続されたままになります。

通常、初期の定電流はバッテリーの化学的性質をイオン化し、電圧サイクルが電位を追加します。充電器に十分な電流がない場合、電圧サイクルにより大きな抵抗が見つかる可能性があるため、バッテリーが必要とするよりも多くの電圧を押し込もうとすると、問題が発生します。充電器は、LiPosでの最初の化学サイクルのために十分な電流を持っているはずです。