При проектировании или расширении систем с питанием от аккумуляторов часто возникает вопрос: можно ли соединить последовательно два аккумуляторных блока с одинаковым напряжением? Короткий ответ:да, но с важнейшим условием:способность выдерживать напряжение цепи защитыНеобходимо тщательно оценить. Ниже мы объясним технические детали и меры предосторожности, которые обеспечат безопасную и надёжную эксплуатацию.
Понимание пределов: допустимое отклонение напряжения цепи защиты
Литиевые аккумуляторы обычно оснащены защитной платой (PCB) для предотвращения перезаряда, глубокого разряда и коротких замыканий. Ключевым параметром этой платы являетсяноминальная прочность напряжения МОП-транзисторов(электронные переключатели, управляющие током).
Пример сценария:
В качестве примера возьмём два четырёхэлементных аккумулятора LiFePO4. Напряжение полной зарядки каждого аккумулятора составляет 14,6 В (3,65 В на элемент). При последовательном соединении их общее напряжение становится равным29,2 ВСтандартная плата защиты аккумулятора 12 В обычно разработана с использованием МОП-транзисторов, рассчитанных на35–40 ВВ этом случае общее напряжение (29,2 В) попадает в безопасный диапазон, что позволяет аккумуляторам нормально функционировать при последовательном соединении.
Риск превышения лимитов:
Однако при последовательном соединении четырёх таких блоков общее напряжение превысит 58,4 В — значительно превышая допустимые значения 35–40 В для стандартных печатных плат. Это создаёт скрытую опасность:
Наука, лежащая в основе риска
При последовательном соединении аккумуляторов их напряжения складываются, но схемы защиты работают независимо. В нормальных условиях суммарное напряжение без проблем питает нагрузку (например, устройство 48 В). Однако, еслиодин аккумуляторный блок запускает защиту(например, из-за чрезмерной разрядки или перегрузки по току) его МОП-транзисторы отключат этот блок от цепи.
В этот момент полное напряжение оставшихся аккумуляторов в серии подается на отключенные МОП-транзисторы. Например, в системе из четырёх аккумуляторов отключенная печатная плата будет работать почти58,4 В—превышает номинал 35–40 В. МОП-транзисторы могут выйти из строя из-запробой напряжения, что приводит к постоянному отключению схемы защиты и делает батарею уязвимой для будущих рисков.
Решения для безопасных последовательных соединений
Чтобы избежать этих рисков, следуйте следующим рекомендациям:
1.Проверьте спецификации производителя:
Всегда проверяйте, подходит ли защитная плата вашего аккумулятора для последовательного подключения. Некоторые платы специально разработаны для работы с более высокими напряжениями в многоблочных конфигурациях.
2.Индивидуальные высоковольтные печатные платы:
Для проектов, требующих последовательного соединения нескольких аккумуляторов (например, солнечных батарей или электромобилей), выбирайте схемы защиты с высоковольтными МОП-транзисторами, изготовленными по индивидуальному заказу. Их можно адаптировать под общее напряжение вашей последовательной системы.
3.Сбалансированный дизайн:
Убедитесь, что все аккумуляторные блоки в серии имеют одинаковую емкость, возраст и состояние, чтобы свести к минимуму риск неравномерного срабатывания механизмов защиты.
Заключительные мысли
Хотя последовательное соединение аккумуляторов одинакового напряжения технически осуществимо, настоящая проблема заключается в обеспечении того, чтобыСхема защиты может выдерживать кумулятивные перегрузки по напряжению. Отдавая приоритет спецификациям компонентов и проактивному проектированию, вы можете безопасно масштабировать свои аккумуляторные системы для приложений с более высоким напряжением.
В DALY мы предлагаемнастраиваемые решения для печатных платс высоковольтными МОП-транзисторами для удовлетворения современных требований к последовательному соединению. Свяжитесь с нашей командой, чтобы разработать более безопасную и надёжную систему электропитания для ваших проектов!
Время публикации: 22 мая 2025 г.
