Đặc điểm của loại pin Lithium hiên nay là có dung lượng lớn, gọn nhẹ dễ sử dụng. Tuy nhiên việc sử dụng hợp lý để cho pin bền và an toàn là điều khó khăn. Một số đặc tính của loại cell pin này:
•Điện áp sử dụng trong dải 3.6V - 4.2V, có một số loại cho phép từ 2.75V - 4.2V (ít phổ biến).
•Có thể hiểu là khi đầy thì điện áp pin sẽ đạt 4.2V, và khi cạn là 3V - 3.3V (Ngưỡng này là để giúp pin an toàn).
•Điện áp của pin không được vượt quá 4.2V, và không được thấp dưới 3V. •Không nên sạc pin với cường độ dòng điện quá cao (pin sẽ nhanh hỏng). Thông thường là dưới 1C (1C ~ 1000mA) Sạc pin trong giới hạn nhiệt độ khoảng 0 - 50 °C.
Như vậy, để có thể sử dụng pin một cách bền bỉ, lâu dài và an toàn, ta cần phải sử dụng đến mạch bảo vệ pin. Mạch sử dụng IC DW01 kết hợp mosfet đôi FS8205A, mạch có chức năng hạn chế việc sạc quá đầy pin và không cho xả pin xuống quá thấp, bảo vệ pin khi phần tải bị đoản mạch.
Nguyên lí làm việc của mạch:
•Khi làm việc bình thường: Khi điện áp của pin trong khoảng 2,5V đến
4,3V, chân đầu tiên và chân thứ ba của DW01 đều xuất ra mức cao (bằng với điện áp cung cấp) và điện áp chân thứ hai là 0V. Lúc này, điện áp của chân 1 và chân 3 của DW01 sẽ lần lượt cấp vào chân 5 và 4 của 8205A. Hai mosfet trong 8205A
44 đang ở trạng thái dẫn điện vì các cực G của chúng được kết nối với điện áp từ DW01, nghĩa là cả hai mosfet đều ở trạng thái mở. Tại thời điểm này, cực âm của pin BAT- được kết nối trực tiếp với cực P- của mạch bảo vệ và đầu ra của mạch bảo vệ có một điện áp.
•Khi quá xả: Khi pin được cấp điện cho tải bên ngoài, điện áp của pin sẽ từ
từ giảm xuống. Đồng thời, DW01 sẽ theo dõi điện áp tế bào trong thời gian thực thông qua điện trở R1. Khi điện áp của pin giảm xuống khoảng 2.3V, DW01 sẽ coi rằng điện áp của pin đã ở trạng thái điện áp xả quá mức, ngay lập tức ngắt kết nối điện áp đầu ra của chân đầu tiên, để điện áp của chân đầu tiên trở thành 0V, và mosfet trong 8205A bị đóng vì không có điện áp trên chân thứ năm. Lúc này, BAT- của pin và P- của mạch bảo vệ đang ở trạng thái ngắt kết nối. Tức là, mạch cấp điện của pin bị cắt, và pin sẽ ngừng xả điện. Sau khi P+ và P- của mạch bảo vệ có điện áp sạc, DW01 sẽ ngay lập tức dừng trạng thái bảo vệ quá xả, sau khi BAT- phát hiện điện áp sạc, và lại xuất ra điện áp cao ở chân 1 để bật ống điều khiển quá tải trong 8205A. Tức là, BAT- của pin và P- của mạch bảo vệ được kết nối lại và pin được sạc trực tiếp bằng bộ sạc.
•Bảo vệ quá tải: Khi pin được sạc bình thường bằng bộ sạc, khi thời gian
sạc tăng lên, điện áp của pin sẽ ngày càng cao hơn. Khi điện áp pin tăng lên 4,4V, DW01 sẽ coi điện áp pin đang ở trạng thái điện áp quá tải. Nó ngay lập tức ngắt điện áp đầu ra của chân thứ ba, để điện áp của chân thứ ba trở thành 0V, và mosfet trong 8205A được đóng lại vì chân thứ tư không có điện áp. Lúc này, BAT- của pin và P- của mạch bảo vệ đang ở trạng thái ngắt kết nối. Tức là, mạch sạc của pin bị cắt, và pin sẽ ngừng sạc. Sau khi P+ và P- của mạch bảo vệ xả tải gián tiếp, mặc dù công tắc điều khiển quá tải được tắt, chiều thuận của diode bên trong giống với chiều của mạch phóng điện, do đó mạch phóng điện có thể được phóng điện. Khi điện áp của pin thấp hơn 4,3V, DW01 dừng trạng thái bảo vệ quá tải và xuất điện áp cao trở lại trên chân 3, do đó, mosfet điều khiển quá tải trong 8205A được bật, nghĩa là BAT- của pin và P- của mạch bảo vệ được kết nối lại, pin có thể được sạc và xả bình thường.
•Bảo vệ ngắn mạch: Dòng điện đầu ra cho phép tối đa của DW01 là 3,3A.
Quá trình ngắn mạch sẽ khiến dòng điện tăng lên đột ngột và gây hư hỏng cho các thiết bị tải, dó đó khi xảy ra ngắn mạch, DW01 sẽ ngắn điện áp tại các cực điều khiển của mosfet khiến mạch ngắt, khi dòng điện xuống dưới 3,3A thì DW01 sẽ lại cấp điện cho chân điều khiển để mosfet ở trạng thái bật, nghĩa là BAT- của pin và P- của mạch bảo vệ được kết nối lại, pin có thể được sạc và xả bình thường.
45
4.3.3Khối tăng áp
Mạch sử dụng IC XL6009, sử dụng để tăng điện áp DC, hiệu suất chuyển đổi của mạch lên đến 94%, dòng đầu ra tối đa 4A, là sự lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng tăng điện áp (Hình 4.5) [19].