Schutzschaltmodul für nicht nur „Tief“-Entladeschutz

Sie haben Recht, sich Sorgen zu machen. Moderne Li-Ionen-Zellen sind typischerweise bei einer Spannung von 2,5 V fast zu 100 % entladen. Dadurch bleibt so wenig Kapazität übrig, dass die Zelle nach einigen Tagen im Abschaltzustand zerstört werden kann, obwohl das PCM nur wenige μA zieht. Geräte, die 3,3 V erwarten, können bei 2,5 V wahrscheinlich sowieso nicht richtig laufen, daher macht es keinen Sinn, sie so niedrig zu halten.

Wenn wir zum Beispiel AP9101 mit einer Abschaltspannung von etwa 3,2 V (zum Beispiel) wählen, können wir dann ein "Hardware-Abschaltsystem" herstellen, um den gesamten Stromkreis mit dem Mikrocontroller abzuschalten?

Ja. Der einfachste Weg besteht darin, den vorhandenen PCM-IC einfach durch eine 3,2-V-Version des AP9101 (z. B. AP9101CAK6-ANTRG1) oder ein gleichwertiges Gerät zu ersetzen. Die MCU und andere Teile der Schaltung müssen jedoch damit umgehen, dass die Stromversorgung ohne Vorwarnung getrennt wird.

Wenn die MCU in einen nichtflüchtigen Speicher (z. B. EEPROM, SD-Karte) schreibt, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, sind die Daten wahrscheinlich beschädigt. Wenn es ein anderes Gerät steuert, könnte es in einem anormalen Zustand verbleiben, und der Benutzer mag es nicht begrüßen, wenn es ohne Vorwarnung „tot“ geht. In diesen Fällen sollte die MCU die Versorgungsspannung überwachen und eine ordnungsgemäße Abschaltung vornehmen, bevor sie unter 3,2 V fällt.

Moderne Li-Ion/Lipoly-Zellen haben normalerweise weniger als 20 % Restladung, wenn sie bei niedrigem Strom 3,7 V erreichen. Für eine gute Batterielebensdauer sollten Sie sowieso nicht unter 20 % gehen, daher ist es eine gute Idee, unter 3,7 V abzuschneiden. Wenn die MCU über einen ADC verfügt, kann dieser wahrscheinlich zum Lesen der Versorgungsspannung verwendet werden. Wenn nicht, kann ein interner Komparator mit Spannungsreferenz oder ein externer Überwachungs-IC die Arbeit erledigen.

Würde sich dies irgendwie auf das PCM auswirken, das von nun an nicht nur für die Tiefentladung, sondern für die reguläre Entladung verwendet würde ?

Wenn Sie das PCM bei 3,2 V abschalten, gilt dies nicht (es schaltet nur bei der „normalen“ und nicht bei der „tiefen“ Abschaltspannung). Wenn die Batterie über ein eingebautes PCM verfügt, das nicht modifiziert werden kann, um die Aufgabe zu erledigen, haben Sie zwei in Reihe geschaltete Abschaltkreise, die etwas mehr Spannung abbauen, aber ansonsten sollten sie normal funktionieren.

Aus Ihrer Frage ging hervor, dass Sie bereits eine Zelle mit einem Hardware-Schaltungsschutz haben und noch einen weiteren Hardware-Schutz herstellen möchten. Natürlich muss das System eine Unterspannung erkennen und Daten (dies ist eine Abschaltung) mit einem Code speichern. Wenn Sie nichts zu speichern haben, können Sie einfach die Unterspannungsschwelle für den Hardwareschutz anpassen.

Ihrer Frage fehlen jedoch einige Details:

• Wird das Gerät auch die Zelle aufladen? In diesem Fall könnten Sie einen IC verwenden, der sowohl lädt als auch schützt.
• welche chemie?

Wenn Sie einen austauschbaren Akku verwenden, muss Ihr Ladegerät einen Überspannungs-/SC-Schutz bieten. In diesem Fall könnten Sie einfach ein Gerät mit einem LDO haben, um eine stabile Spannung für die MCU bereitzustellen. Sie überwachen die Spannung mit einem ADC, führen dann Ihre Abschaltsequenz durch und unterbrechen die Stromversorgung mit einem GPIO- und MOSFET-Transistor. Ein Druckknopf kann verwendet werden, um das Gerät einzuschalten, wenn Sie die Batterie wechseln.