내 마음대로 배터리 PCM 보호회로 분석하기

내 마음대로 배터리 PCM 보호회로 분석하기

 

안녕하세요.

Edward입니다.

 

이번에는 PCM 보호회로를 분석해보려고 합니다.

PCM 보호회로에 대해 궁금하신 분들은 아래 링크 참고해주세요~

내 마음대로 배터리 보호회로 PCM 알아보기

배터리 보호회로 PCM MOFET 다이오드 역할

 

 

이제 시작해보겠습니다.

먼저, PCM 보호회로부터 봐야겠네요.

아래 회로가 PCM 기본회로입니다.

회로를 보면 별거 없어 보이죠? 실제로도 크게 많진 않아요.

배터리 PCM 기본 회로

 

이런 PCM 회로들은 PCM IC가 메인이고 그 뒤에 MOSFET이 연결되어 ON/OFF 제어를 하게 됩니다.

그리고 PCM IC를 제작하는 Vendor들은 수많은 제품군이 있어요.

배터리 특성상 Range가 다르기도 하기 때문에 많은 제품군이 있어요.

 

위 회로는 단셀 PCM 회로인데요. 단셀 PCM의 경우에는 배터리의 + 부분이 출력 EB+로 연결돼요.

그리고 배터리의 - 부분이 EB-로 연결되며, 방전할 때는 배터리에서 출력이 되고 충전할 때는 배터리로 입력이 됩니다.

D0에 연결된 MOSFET이 Discharge고, C0에 연결된 MOSFET이 Charge용입니다.

 

전기적으로 배터리 +와 EB+는 쇼트되어 있는 게 일반적인 거고,

위 회로에는 없지만 배터리에 +단자와 EB+사이에 PTC Fuse(Poly switch)를 부착하는 경우가 많아요.

PTC를 이용해서 과 전류로부터 보호하는 기능을 추가한 것이죠.

그리고 배터리의 -단자와 EB- 사이에는 Dual N-channel MOSFET이 부착돼서 과충전과 과방전으로부터 배터리를 보호하게 됩니다.

보호하는 방법은 PCM IC가 과충전/과방전을 검출해서 MOSFET을 ON/OFF 합니다.

그리고 방전할 때는 MOSFET 내부저항에 의한 전위차를 검출해서 과전류 차단이랑 Short보호 기능도 수행해요.

만약 PCM의 전류 허용치를 늘리고 싶다면 FET를 병렬로 연결합니다.

FET를 직렬로만 적용하는 것이 아니라, 직 병렬로 부착하여 사용합니다.

 

 

만약 2개의 배터리가 직렬로 연결된 경우에 느(2S) PCM IC가 각각의 배터리의 과충전/과방전을 검출해서 하나로 모아서 차단하여 보호합니다.

사실 배터리 개수가 늘어나면 배터리 1개씩 제어하기가 정말 어렵습니다. 그래서 셀 밸런싱이란 기능이 생겨난 것이죠.

그래서 배터리를 직렬로 연결하는 경우가 많아지면서 PCM IC도 진화하는 거예요!

또한 별도의 전류 검출용 정밀 저항(Shunt)을 부착해서 전위차를 검출하고 이를 통해 과전류와 Short기능을 수행하는 방법도 있어요.

 

그리고 PCM IC는 부하 상태에서 보호회로 차단하면 배터리 전압이 다시 상승하기 때문에 일정 히스테리시스 전압을 설정하여 보호 기능 차단과 해제가 계속 반복되는 현상을 막아줘요.

그래서 PCM IC에는 차단 전압과(Protection) 해제 전압(Release)이 별도 규격으로 표시되어 있어요.

아시겠지만 단셀(1S)의 경우에는 배터리와 PCM의 결합상태를 인식하는 ID 단자나 NTC단자가 있습니다.

없는 제품군도 있으니 참고해주세요 ^^

차단 전압과 해제 전압 수치가 궁금하시다면 아래 링크 참고해주세요 ~

내 마음대로 배터리 보호회로 PCM 알아보기

 

 

너무 장황하게 작성해서 동작에 대한 정리가 필요해 보이네요.

가장 중요한 동작은 아래 정리한 설명과 같아요.

1. 배터리 PCM 보호회로에는 PCM IC와 MOSFET이 메인 동작을 합니다.
2. PCM IC는 배터리의 전압을 검출하여 과충전/과방전을 알아냅니다.
3. 그리고 이를 MOSFET으로 ON/OFF 합니다.
4. 배터리 + 단자와 EB+ 단자 사이에는 PTC Fuse가 부착되어 과전류로부터 보호합니다.

 

좀 더 자세하고 깊게 알고 싶다면 위 내용들을 다시 천천히 읽어보시는 걸 추천드립니다.

감사합니다.

 

• 참고문헌

http://www.emplus.co.kr/kr/tech_pcm.php