Podczas projektowania lub rozbudowy systemów zasilanych bateryjnie często pojawia się pytanie: czy dwa pakiety baterii o tym samym napięciu można połączyć szeregowo? Krótka odpowiedź brzmi:Tak, ale z jednym krytycznym warunkiem wstępnym:wytrzymałość napięciowa obwodu ochronnegoNależy je dokładnie ocenić. Poniżej wyjaśniamy szczegóły techniczne i środki ostrożności, aby zapewnić bezpieczną i niezawodną pracę.
Zrozumienie ograniczeń: Tolerancja napięcia obwodu ochronnego
Akumulatory litowe są zazwyczaj wyposażone w płytkę zabezpieczającą (PCB), która zapobiega przeładowaniu, nadmiernemu rozładowaniu i zwarciom. Kluczowym parametrem tej płytki PCB jestznamionowa wytrzymałość napięciowa tranzystorów MOSFET(przełączniki elektroniczne kontrolujące przepływ prądu).
Przykładowy scenariusz:
Weźmy na przykład dwa 4-ogniwowe akumulatory LiFePO4. Każdy z nich ma napięcie pełnego ładowania 14,6 V (3,65 V na ogniwo). Po połączeniu szeregowym ich łączne napięcie wynosi29,2 VStandardowa płytka PCB zabezpieczająca akumulator 12 V jest zwykle zaprojektowana z tranzystorami MOSFET o mocy35–40 VW tym przypadku całkowite napięcie (29,2 V) mieści się w bezpiecznym zakresie, umożliwiającym prawidłową pracę akumulatorów połączonych szeregowo.
Ryzyko przekroczenia limitów:
Jeśli jednak połączysz cztery takie pakiety szeregowo, całkowite napięcie przekroczy 58,4 V – znacznie przekraczając tolerancję 35–40 V standardowych płytek PCB. Stwarza to ukryte zagrożenie:
Nauka stojąca za ryzykiem
Gdy akumulatory są połączone szeregowo, ich napięcia sumują się, ale obwody zabezpieczające działają niezależnie. W normalnych warunkach połączone napięcie zasila obciążenie (np. urządzenie 48 V) bez problemów. Jednakże, jeślijeden akumulator uruchamia ochronę(np. z powodu nadmiernego rozładowania lub przetężenia) tranzystory MOSFET odłączą ten pakiet od obwodu.
W tym momencie pełne napięcie pozostałych baterii w szeregu jest przykładane do odłączonych tranzystorów MOSFET. Na przykład, w konfiguracji z czterema pakietami, odłączona płytka PCB byłaby narażona na prawie58,4 V—przekraczając jego wartość znamionową 35–40 V. Tranzystory MOSFET mogą wtedy ulec awarii z powoduprzebicie napięcia, trwale wyłączając obwód zabezpieczający i pozostawiając baterię podatną na przyszłe zagrożenia.
Rozwiązania dla bezpiecznych połączeń szeregowych
Aby uniknąć tych zagrożeń, postępuj zgodnie z poniższymi wskazówkami:
1.Sprawdź specyfikacje producenta:
Zawsze sprawdzaj, czy płytka PCB zabezpieczająca akumulator jest przeznaczona do zastosowań szeregowych. Niektóre płytki PCB są specjalnie zaprojektowane do obsługi wyższych napięć w konfiguracjach wielopakowych.
2.Niestandardowe płytki PCB wysokiego napięcia:
W przypadku projektów wymagających wielu akumulatorów połączonych szeregowo (np. w systemach magazynowania energii słonecznej lub pojazdach elektrycznych), wybierz obwody zabezpieczające z niestandardowymi tranzystorami MOSFET wysokiego napięcia. Można je dostosować do całkowitego napięcia w konfiguracji szeregowej.
3.Zrównoważony projekt:
Należy upewnić się, że wszystkie akumulatory w serii są do siebie dopasowane pod względem pojemności, wieku i stanu technicznego, aby zminimalizować ryzyko nierównomiernego zadziałania mechanizmów zabezpieczających.
Ostatnie myśli
Choć technicznie rzecz biorąc, łączenie akumulatorów o tym samym napięciu szeregowo jest wykonalne, prawdziwym wyzwaniem jest zapewnienie,obwody zabezpieczające mogą wytrzymać skumulowane obciążenie napięciowe. Dając priorytet specyfikacjom komponentów i proaktywnemu projektowaniu, możesz bezpiecznie skalować swoje systemy akumulatorowe do zastosowań o wyższym napięciu.
W DALY oferujemydostosowywalne rozwiązania PCBz tranzystorami MOSFET wysokiego napięcia, aby sprostać zaawansowanym potrzebom połączeń szeregowych. Skontaktuj się z naszym zespołem, aby zaprojektować bezpieczniejszy i bardziej niezawodny system zasilania dla Twoich projektów!
Czas publikacji: 22 maja 2025 r.
