Pri navrhovaní alebo rozširovaní systémov napájaných z batérií vyvstáva častá otázka: Môžu byť dva batériové bloky s rovnakým napätím zapojené sériovo? Stručná odpoveď znie:áno, ale s jednou kritickou podmienkou:napäťová odolnosť ochranného obvodumusia byť starostlivo posúdené. Nižšie vysvetľujeme technické detaily a opatrenia na zabezpečenie bezpečnej a spoľahlivej prevádzky.
Pochopenie limitov: Tolerancia napätia ochranného obvodu
Lítiové batérie sú zvyčajne vybavené ochrannou doskou plošných spojov (PCB), ktorá zabraňuje prebíjaniu, nadmernému vybíjaniu a skratom. Kľúčovým parametrom tejto dosky plošných spojov jenapäťová odolnosť jeho MOSFETov(elektronické spínače, ktoré riadia tok prúdu).
Príklad scenára:
Vezmime si ako príklad dva 4-článkové LiFePO4 akumulátory. Každý akumulátor má plné nabitie napätím 14,6 V (3,65 V na článok). Ak sú zapojené sériovo, ich kombinované napätie sa rovná29,2 VŠtandardná doska plošných spojov na ochranu 12V batérie je zvyčajne navrhnutá s MOSFETmi určenými pre35 – 40 VV tomto prípade celkové napätie (29,2 V) spadá do bezpečného rozsahu, čo umožňuje batériám správne fungovať v sérii.
Riziko prekročenia limitov:
Ak však zapojíte štyri takéto sady sériovo, celkové napätie by prekročilo 58,4 V – čo je ďaleko za toleranciou 35 – 40 V štandardných dosiek plošných spojov. To vytvára skryté nebezpečenstvo:
Veda, ktorá stojí za rizikom
Keď sú batérie zapojené sériovo, ich napätia sa sčítavajú, ale ochranné obvody fungujú nezávisle. Za normálnych podmienok kombinované napätie napája záťaž (napr. 48V zariadenie) bez problémov. Ak všakjedna batéria spustí ochranu(napr. v dôsledku nadmerného vybitia alebo nadprúdu), jeho MOSFETy odpoja daný blok od obvodu.
V tomto bode sa na odpojené MOSFETy aplikuje plné napätie zostávajúcich batérií v sérii. Napríklad v zostave so štyrmi batériami by odpojená doska plošných spojov čelila takmer58,4 V—prekročenie jeho menovitého napätia 35 – 40 V. MOSFETy potom môžu zlyhať v dôsledkuprieraz napätia, čím sa natrvalo deaktivuje ochranný obvod a batéria sa vystaví budúcim rizikám.
Riešenia pre bezpečné sériové pripojenia
Aby ste sa vyhli týmto rizikám, dodržiavajte tieto pokyny:
1.Skontrolujte špecifikácie výrobcu:
Vždy si overte, či je ochranná doska plošných spojov vašej batérie určená na sériové použitie. Niektoré dosky plošných spojov sú výslovne navrhnuté tak, aby zvládali vyššie napätia vo viacbalení.
2.Zákazkové vysokonapäťové dosky plošných spojov:
Pre projekty vyžadujúce viacero batérií zapojených do série (napr. solárne akumulácie alebo systémy pre elektromobily) zvoľte ochranné obvody s prispôsobenými vysokonapäťovými MOSFETmi. Tieto je možné prispôsobiť tak, aby odolali celkovému napätiu vašej sériovej zostavy.
3.Vyvážený dizajn:
Uistite sa, že všetky batériové bloky v sérii majú zhodnú kapacitu, vek a stav, aby ste minimalizovali riziko nerovnomerného spustenia ochranných mechanizmov.
Záverečné myšlienky
Hoci je sériové zapojenie batérií s rovnakým napätím technicky uskutočniteľné, skutočná výzva spočíva v zabezpečení toho, abyOchranné obvody zvládnu kumulatívne napäťové namáhanieUprednostnením špecifikácií komponentov a proaktívneho návrhu môžete bezpečne škálovať svoje batériové systémy pre aplikácie s vyšším napätím.
V DALY ponúkameprispôsobiteľné riešenia pre PCBs vysokonapäťovými MOSFETmi, ktoré spĺňajú pokročilé požiadavky na sériové zapojenie. Kontaktujte náš tím a navrhnite bezpečnejší a spoľahlivejší napájací systém pre vaše projekty!
Čas uverejnenia: 22. mája 2025
