مدار محافظ باتری (Battery Protection Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار محافظ باتری (Battery Protection Circuit) :
مدار محافظ باتری (Battery Protection Circuit) که اغلب به عنوان بخشی از یک بسته باتری (مانند باتری لیتیوم-یون لپ تاپ یا تلفن همراه) تعبیه می شود، وظیفه دارد باتری را در برابر شرایط عملیاتی غیرایمن که می تواند به آن آسیب بزند یا عمر آن را کاهش دهد، محافظت کند. این مدارها معمولا بر روی یک برد کوچک به نام PCM (Protection Circuit Module) یا BMS (Battery Management System) برای پک های چندسلولی قرار دارند.
عملکردهای حفاظتی اصلی:
⭐ حفاظت در برابر شارژ بیش از حد (Overcharge Protection): اگر ولتاژ سلول باتری از حد مجاز (مثلا ۴.۲۵ ولت برای لیتیوم-یون) فراتر رود، مدار محافظ، ترانزیستور سری (معمولا MOSFET) را قطع کرده و فرآیند شارژ را متوقف می کند. شارژ بیش از حد می تواند باعث انفجار یا آتش سوزی شود.
⭐ حفاظت در برابر دشارژ بیش از حد (Over-discharge Protection): اگر ولتاژ سلول باتری به زیر حد مجاز (مثلا ۲.۵ ولت برای لیتیوم-یون) برسد، مدار محافظ، مسیر دشارژ را قطع می کند. دشارژ عمیق می تواند به ساختار شیمیایی باتری آسیب غیرقابل برگشتی بزند.
⭐ حفاظت در برابر جریان اضافه (Overcurrent Protection): اگر جریان مصرفی از یک حد مشخص (مثلا ۳ برابر جریان نامی) فراتر رود، مدار محافظ برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد و آسیب دیدن، مدار را قطع می کند. این حفاظت شبیه یک فیوز قابل بازیابی عمل می کند.
⭐ حفاظت در برابر اتصال کوتاه (Short Circuit Protection): مشابه جریان اضافه، اما با سرعت عمل بسیار بالاتر. در صورت اتصال کوتاه خروجی، مدار بلافاصله قطع می شود.
⭐ حفاظت در برابر دمای زیاد (Over-temperature Protection): با استفاده از یک ترمیستور (NTC) که روی باتری نصب می شود، اگر دمای باتری از حد مجاز فراتر رود، فرآیند شارژ یا دشارژ متوقف می شود.
اجزای اصلی: یک مدار محافظ معمولی شامل یک آی سی محافظ (Protection IC) و دو ترانزیستور MOSFET (یکی برای کنترل شارژ و دیگری برای کنترل دشارژ) است. آی سی محافظ ولتاژ سلول و جریان عبوری را مانیتور کرده و در صورت تشخیص هر یک از شرایط خطا، گیت MOSFET مربوطه را کنترل می کند.
اهمیت: این مدارها برای باتری های لیتیوم-یون که نسبت به شارژ و دشارژ بیش از حد بسیار حساس هستند، ضروری بوده و نقش کلیدی در ایمنی دستگاه های قابل حمل ایفا می کنند.
