如何确定铅酸电池平衡器的平衡电流 铅酸电池, 平衡器, 如何

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LTC3305是一款铅酸电池平衡器，其采用一个辅助电池或一个可供替代的蓄电池（AUX）与串接式电池组内部的个别电池之间来回传输电荷。平衡器控制外部NMOS开关以把辅助电池顺序地连接至电池组中的每节电池。为了防止损坏NMOS开关及其互连PCB走线，需要使用一个电流限制器件。陶瓷正温度系数（PTC）热敏电阻便是此类器件之一。


PTC热敏电阻器负责限制在AUX电池与电池间连接的峰值电流。当AUX电池与所连接电池之间的差分电压（VDIFF）相对较小时，流过PTC的电流处于低水平，其温度也很低，而且PTC呈现出恒值电阻器的特性。当VDIFF增加时，电流增大，且PTC的温度升高。如图1所示，当PTC的温度达到其居里点（Curie point）时，其电阻急剧增加。一旦达到居里点，则由PTC的电阻对电流加以限制。这样，PTC就起到了一个恒定功率器件的作用，可在VDIFF增加时限制通过的电流。


预测LTC3305的平衡电流需要为介于AUX电池和被平衡电池之间的总电路电阻绘制一幅电流-电压曲线图。然后把这根线叠加在PTC的电流-电压（I-V）静态特征曲线上（图2）。PTC电流-电压特征曲线可从PTC供应商处获得，或在实验室中产生。一旦获知了总的电路电阻，接着就可以采用PTC电流-电压特征曲线来计算流过电池和AUX电池的电流。


图1：Murata PTC的电阻-温度特性

图2：PTC电流-电压特征曲线

预测平衡电流

AUX电池与电池之间的总电路电阻包括AUX电池的ESR （ESRAUX）和电池的ESR （ESRBAT）、MOSFET开关的RDS（ON）和PTC电阻（RPTC）。当对BAT1和BAT4进行平衡时，在电路中有4个串联的（NFET = 4）MOSFET开关，而对BAT2和BAT3实施平衡时电路中则具有5个串联的（NFET = 5） MOSFET开关（见LTC3305产品手册的第一页）。电池和辅助电池之间的任何互连电阻都可集总到各自的电池和AUX电池的ESR中。该互连电阻必须包括正和负端的互连电阻。下面的表达式给出了辅助电池与电池之间的总电阻（RTOTAL），式中的NFET为串联MOSFET开关的数量。


RTOTAL = ESRAUX + ESRBAT + RPTC + NFET.RDS（ON）


图3示出了叠加在PTC I-V特征曲线上的RTOTAL线。箭头线是针对各种不同VDIFF之平衡电流的轨迹。当VDIFF增加时，平衡电流沿着总电阻曲线增大。当该差分电压产生了一个超过居里点电流的平衡电流时，PTC电阻增加，并最终在总的电路电阻中居主导地位。居里点电流在产品手册中被称为跳变电流。随着PTC电阻的不断增加，平衡电流骤降，并逐渐接近PTC I-V曲线的负斜率。



图3：叠加在PTC特征曲线之上的RTOTAL线

最后，在AUX电池和被平衡的电池之间传输了足够的电荷，而且VDIFF开始下降。当VDIFF减小时，则在另一方向遵循I-V特征曲线。随着VDIFF的减小，平衡电流遵循RTOTAL I-V曲线而增大，直至其达到居里点电流为止。PTC电阻在该点上保持恒定，而平衡电流的变化则遵循RTOTAL线。