Mạch bảo vệ pin là gì? Vì sao mạch bảo vệ lại quan trọng?

Mạch bảo vệ pin được ra đời nhằm bảo vệ các cục pin bé nhỏ trong các thiết bị điện tử, thông minh hạn chế bị hư hại, từ đó kéo dài tuổi thọ và duy trì hiệu suất pin cho thiết bị. Vậy mạch bảo vệ pin là gì? Tác dụng, cách chế mạch bảo vệ pin, tìm cho thiết bị của bạn, tất cả đều được trình bày ở dưới đây.

1. Mạch bảo vệ là gì?

Mạch bảo vệ là một bộ phận không thể thiếu của mỗi quả pin. Nó bao gồm các thành phần có công dụng bảo vệ nhất định. Cụ thể:

• PTC: Có tác dụng giúp chống lại sự tăng nhiệt độ quá định mức cho phép, đồng thời nó sẽ tự động cài đặt lại khi nhận thấy có hiện tượng quá dòng để tự bảo vệ. PTC là một đĩa tròn nhỏ được tìm thấy ở phía trên cùng của pin và nằm bên trong vỏ. PTC thường được đặt giữa một con dấu áp suất và đỉnh của pin.
• CID: Còn được gọi là van nén (Pressure Valve). Nó có tác dụng vô hiệu hóa hoạt động của phoi pin vĩnh viễn, tránh bị nạp điện vượt quá ngưỡng cho phép. CID nằm ở bên trong pin, gần PTC.
• PCB: Có khả năng bảo vệ cục pin khỏi hiện tượng xả cạn hay sạc điện quá ngưỡng. Nếu nhận thấy dòng xả quá cao thì nó sẽ tự động khởi động lại khi đặt pin vào nguồn sạc theo thiết kế của PCB. PCB nằm ở phía dưới cùng của viên pin.

Đối với mạch bảo vệ pin thì hai bộ phận PTC và CID không thể nhìn thấy ở bên ngoài. Bởi vì đây là một phần có phoi pin, còn lại các bộ phận khác đều có thể thấy ở bên ngoài. Trường hợp CID bên trong cục pin được kích hoạt, nó sẽ lập tức ngắt kết nối ở bên trong ra tới ngoài của viên pin một cách nhanh chóng.

Mạch bảo vệ pin giúp pin hạn chế rủi ro khi sạc điện.

Hiện nay, các thiết bị thông minh cầm tay và nhiều thiết bị điện tử đều dùng loại pin Li-ion hoặc Li-polyme, như điện thoại, laptop, máy hút bụi, xe đạp điện, xe trượt, ô tô, … đang ngày càng phổ biến.

Và loại pin này khi dùng đòi hỏi cần biết cách kiểm soát điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái sạc cẩn thận. Do đó người ta phát minh ra mạch bảo vệ/ hệ thống quản lý pin BMS trong bộ sạc pin để giúp việc kiểm soát dòng điện nạp vào tốt hơn.

Sử dụng các bộ sạc pin hay pin được tích hợp mạch bảo vệ sẽ giúp người dùng vừa kiểm soát được dòng điện nạp vào, vừa đảm bảo an toàn sử dụng, hạn chế được các sự cố pin xảy ra như: bắt lửa, cháy nổ pin,…

Mạch bảo vệ pin được sử dụng trong mọi loại pin.

2. Tác dụng của mạch bảo vệ pin

Các chức năng, tác dụng cơ bản của mạch bảo vệ pin bao gồm:

• Kiểm soát điện áp pin.
• Kiểm soát dòng điện đầu vào khi sạc pin và dòng đầu ra khi xả pin cho bản thân pin và thiết bị.
• Kiểm soát điện áp từng cell pin.
• Kiểm soát nhiệt độ pin (thông qua nhiệt điện trở NTC), tránh pin bị quá nhiệt hoặc nhiệt quá thấp sẽ gây ra các hiện tượng bất thường.
• Có tác dụng tự động ngắt để bảo vệ pin khi nhận thấy giá trị bất thường, và cần thời gian phục hồi để pin có thể hoạt động ổn định.
• Với trường hợp các cell pin được mắc với nhau thì nó có tác dụng cân bằng số cell pin trong mỗi khối pin.
• Kiểm tra trạng thái hoạt động của các thành phần trong hệ pin để hoạt động an toàn.

Như vậy, mạch bảo vệ pin là thiết bị điện tử tinh vi chuyên dụng cho pin, nên kiểm định chất lượng cũng sẽ tương đối phức tạp và cần kiểm tra và xác nhận theo từng bước để mạch có thể hoạt động đúng chuẩn. Do vậy, giải pháp hệ thống kiểm tra mạch BMS ATE là lựa chọn tốt nhất.

Mạch bảo vệ của pin 1 Cell.

3. Pin không có mạch bảo vệ thì sẽ như thế nào?

Nếu viên pin của bạn không được trang bị mạch bảo vệ thì có nghĩa rằng viên pin đó đã bị thiếu mất thành phần PCB. Mặc dù vậy, hai thành phần khác là PTC và CID vẫn sẽ xuất hiện ở trong viên pin của bạn. PCB được các chuyên gia hiện nay khuyến cáo nên có cho một số loại pin Li-ion, chẳng hạn như LiCoO2.

4. Kích thước của mạch bảo vệ

Mỗi một loại pin sẽ có những số hiệu riêng với ý nghĩa riêng biệt, trong đó có thể hiện kích thước viên pin và kích thước của mạch bảo vệ pin. Ví dụ: Pin có số hiệu 18650 thì cần hiểu pin đó có đường kính 18mm, chiều dài 65mm.

Tìm hiểu: Tất tần tật về thông số pin 18650.

Nhưng trên thực tế có thể số hiệu và kích thước của viên pin không trùng khớp, nguyên nhân chính là vì viên pin được trang bị mạch bảo vệ pin 18650 nên kích thước có sai khác.

Một số cách khác giúp bạn phát hiện pin đó có mạch bảo vệ cho pin hay không như:

• Trên nhiều kiểu pin bạn có thể thấy một lỗ nhỏ trên đầu cực dương là chỗ thoát khí thải của van nén, ẩn bên dưới là một cầu chì nhiệt độ (PTC resistor), nhưng ta không nhìn thấy nó.
• Trên thân pin và ở đầu pin dưới lớp vỏ sẽ có những chi tiết “lồi lõm” khác thường, đó là dấu hiệu thể hiện viên pin có mạch bảo vệ pin.
• Đôi khi, trên viên pin ở phần cực âm bằng đồng có khắc một số ký tự cũng là dấu hiệu thể hiện đây là pin có mạch bảo vệ.

Mạch bảo vệ pin 18650.

5. Cách tìm mạch bảo vệ ở pin

Bạn có thể tìm vị trí mạch bảo vệ pin bằng cách tháo bỏ lớp vỏ bên ngoài của viên pin trước để lộ ra phần đáy, có thể nhìn thấy rõ ràng các chi tiết bên trong hơn.

Mạch bảo vệ pin được cấu thành từ nhiều đoạn bảng điện khác nhau, và mỗi mạch sẽ gồm hai phần quan trọng là con chíp điều khiển Controller và công tắc đóng bật của pin.

Mọi người có thể nhìn kỹ hơn mạch bảo vệ pin nếu tách phần vỏ pin ra, 2 đầu của cực dương và cực âm của pin sẽ lộ ra, nhìn vào vị trí dây dẫn nối thẳng vào vị trí van nén CID và lỗ thông hơi phía trong. Phần dương của cục pin được tháo ra, nắp cực được gắn thêm vào nhằm tăng độ lồi button top.

Mạch bảo vệ pin 18650.

Về phần cực âm của pin, dây điện được hàn chắc vào phần đáy viên pin với mạch Internal, bạn sẽ thấy một mảnh giấy màu đen, đây chính là mạch bảo vệ nhìn từ phía sau dưới dạng tấm kim loại lớn, thực ra là cực âm của pin giúp cực âm của pin bền hơn.

Ngoài ra, một số loại pin như Soshine,…sẽ được nhà sản xuất trang bị thêm một mảnh nhựa màu đỏ để bảo vệ kỹ càng cả 2 phần đầu pin, sau đó bọc lại toàn bộ  bằng vỏ Wrapper.

6. Hướng dẫn đo mạch bảo vệ

Để có thể chắc chắn về tác dụng của mạch bảo vệ pin, các chuyên gia đã tiến hành thử nghiệm đo mạch bảo vệ trong các điều kiện riêng biệt, trường hợp khác nhau, và có kết quả chênh lệch không đáng kể. Cụ thể như sau:

6.1. Điều kiện mạch thứ nhất

Với trường hợp này, điều kiện dòng điện rò là 4.5uA, khả năng làm cạn pin 2000 mAh sẽ sau 50 năm. Kết quả đo được ghi chép lại như sau:

• Khả năng chống xả dòng quá cạn đạt ngưỡng 2.5V. Mạch bảo vệ pin sẽ đóng lại nếu nhận thấy có điện áp trên 3V.
• Khả năng chống sạc vượt mức ở ngưỡng 4.26V thì sẽ tự động ngắt. Pin khi rút khỏi nguồn sạc sẽ tự động đóng mạch.
• Số điện áp rơi lại trong mạch ở 1A và 2.9 V là 25mV.

6.2. Điều kiện mạch thứ 2

Trường hợp nếu dùng dòng điện rò 4.2 uA sẽ thu được kết quả đo với các thông số như sau:

• Số điện áp rơi lại trong mạch ở 1A và 2.9 V là 30mV.
• Khả năng chống xả dòng quá cạn đạt ngưỡng 2.5V. Tuy nhiên pin chỉ đóng mạch nếu có sự xuất hiện của điện áp ngoài như khi cắm sạc.
• Pin rút ra khỏi nguồn sạc sẽ đóng mạch. Khả năng chống sạc vượt ngưỡng 4.26V thì sẽ tự động ngắt.

6.3. Điều kiện mạch thứ 3

Với trường hợp dùng dòng điện rò 3.9 uA. Các chỉ số đo được sẽ là:

• Khả năng chống xả cạn đạt ngưỡng 2.5V, nhưng pin chỉ đóng mạch nếu có sự xuất hiện của điện áp ngoài như khi cắm sạc.
• Khả năng chống sạc ở đầu vào ở ngưỡng 4.26V thì sẽ tự động ngắt mạch. Pin rút ra khỏi nguồn sạc sẽ tự động đóng mạch.
• Điện áp trong mạch là 1A và khi 2.9 V là 60mV.

Pin có mạch bảo vệ sẽ dùng được lâu dài và ổn định hơn.

Như vậy, mạch bảo vệ pin là một bộ phận rất cần thiết trong quá trình lắp ráp và sử dụng các thiết bị điện tử thông minh, hiện đại ngày nay. Tuy nhiên không phải nhà sản xuất nào cũng sản xuất ra những cục pin chất lượng với thông số, tiêu chuẩn đảm bảo. Nếu bạn có nhu cầu mua pin có mạch bảo vệ uy tín, chất lượng, hãy liên hệ ngay:

Công ty TNHH Công nghệ và Dịch vụ Shadow Việt Nam

Địa chỉ: Số 51A Phan Kế Bính, phường Cống Vị, quận Ba Đình, Hà Nội.

SĐT: 0934.883.366

Website: https://shadow.vn/

Bài viết tham khảo:

Keep Your Batteries Safe - Battery Junction

Xem thêm các bài viết khác về pin tại Shadow Việt Nam:

• Pin lithium là gì? Cấu tạo và nguyên lý của pin lithium.
• [Giải đáp] Pin AA và AAA khác nhau ntn?
• Pin Alkaline là gì? Các hãng pin Alkaline chất lượng nhất hiện nay.
• Pin Cr123A là gì? Mua pin Cr123A ở đâu uy tín hiện nay?
• Tìm hiểu về các loại pin đèn pin được sử dụng nhiều nhất hiện nay.