自走式电器上的电池放电保护

时间:2023-11-13    浏览:230

使用 MOSFET 作为理想二极管,为新一代自动化电器提供稳健可靠的安全保护。


无线电器上的安全隔离


随着家用和工业用无线电器逐渐普及,电池放电保护的需求也随之出现。两个突出的例子是自动割草机和扫地机器人,它们需要充电或闲置时会自动返回充电座。


自走式电器连接充电器的方式,通常是将电器上的一对金属触点与充电器上的对应触点对准。由于这些触点通常位于电器底部,当电器通过裸露的金属物体时可能会有短路风险。扫地机器人有可能通过地毯的金属收口条,或者割草机会碰到草地中隐藏的各种金属物体。


因此,无人看管的自动化电器的操作安全需要重点考虑,尤其是充电端口发生短路时,有可能会释放非常高的电池放电电流。


电池放电保护


保护充电触点进而避免短路有许多不同方法。安装可移动的保护罩或保护盖,当电器与充电器断开连接时可以提供保护,或者可以将触点设计为收缩式。但是这种机械设计会增加额外成本,而且保护罩可能会破裂或发生故障。另外也可以在电路设计中加入机械操作开关,以便在电器与充电器断开后自动隔离触点。


但如果使用电子保护电路,就不需要可移动的零件,还可提供更稳健可靠的解决方案。可采用的一种方式是通过简单的二极管配置。然而二极管正向偏置时,两端的压降会降低传输到电池的充电电压,进而导致不想要的功率耗损。

具有典型正向电压 VF = 0.55V 特性的二极管整流器会导致 3A 充电电流下消耗 1.65W (P = I x VF)。


某些电器制造商会通过使用 MOSFET 实现反向放电保护来解决这个问题。开启充电时,MOSFET 的低导通电阻 (RDS(on)) 确保充电电压降幅最小,进而确保最佳充电效率和电池使用时间。此外,功率耗损也会降至最低。