锂电池保护板原理

锂(li)电(dian)(dian)池(chi)(chi)保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)(hu)板原理（可充(chong)(chong)(chong)型(xing)）之所(suo)以需(xu)要保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)(hu)，是由(you)它本(ben)身特性决定的(de)。由(you)于锂(li)电(dian)(dian)池(chi)(chi)保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)(hu)板原理本(ben)身的(de)材料决定了它不能被过充(chong)(chong)(chong)、过放(fang)、过流(liu)(liu)、短路(lu)及超高(gao)温(wen)充(chong)(chong)(chong)放(fang)电(dian)(dian)，因此锂(li)电(dian)(dian)池(chi)(chi)锂(li)电(dian)(dian)组(zu)件总会跟着一块精(jing)致的(de)保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)(hu)板和(he)(he)一片电(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)(bao)(bao)险器出现。锂(li)电(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)(hu)功能通常由(you)保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)(hu)电(dian)(dian)路(lu)板和(he)(he)PTC协同完成(cheng)，保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)(hu)板是由(you)电(dian)(dian)子(zi)电(dian)(dian)路(lu)组(zu)成(cheng)，在-40℃至+85℃的(de)环(huan)境下(xia)时刻准确的(de)监视(shi)电(dian)(dian)芯(xin)的(de)电(dian)(dian)压和(he)(he)充(chong)(chong)(chong)放(fang)回路(lu)的(de)电(dian)(dian)流(liu)(liu)，即(ji)时控制电(dian)(dian)流(liu)(liu)回路(lu)的(de)通断；PTC在高(gao)温(wen)环(huan)境下(xia)防止电(dian)(dian)池(chi)(chi)发生恶劣(lie)的(de)损坏。

锂(li)电(dian)(dian)池保护(hu)板原(yuan)理通(tong)常(chang)包括控(kong)制(zhi)IC、MOS开关(guan)、电(dian)(dian)阻、电(dian)(dian)容及(ji)(ji)辅助(zhu)器件NTC、ID存(cun)储(chu)器等。其(qi)中控(kong)制(zhi)IC，在一(yi)切正常(chang)的(de)(de)(de)情况(kuang)下控(kong)制(zhi)MOS开关(guan)导通(tong)，使电(dian)(dian)芯(xin)与外电(dian)(dian)路沟通(tong)，而当电(dian)(dian)芯(xin)电(dian)(dian)压或回路电(dian)(dian)流(liu)超过规定(ding)值(zhi)时(shi)(shi)，它立刻（数十毫秒）控(kong)制(zhi)MOS开关(guan)关(guan)断(duan)，保护(hu)电(dian)(dian)芯(xin)的(de)(de)(de)安全。NTC是(shi)Negative temperaturecoefficient的(de)(de)(de)缩写，意即负温度(du)系(xi)数，在环境温度(du)升高时(shi)(shi)，其(qi)阻值(zhi)降低，使用电(dian)(dian)设备(bei)或充电(dian)(dian)设备(bei)及(ji)(ji)时(shi)(shi)反(fan)应、控(kong)制(zhi)内部中断(duan)而停止充放电(dian)(dian)。ID 存(cun)储(chu)器常(chang)为单线接口存(cun)储(chu)器，ID是(shi)Identification 的(de)(de)(de)缩写即身份(fen)识别的(de)(de)(de)意思，存(cun)储(chu)电(dian)(dian)池种类、生(sheng)产(chan)日期等信息(xi)。可起到产(chan)品的(de)(de)(de)可追溯(su)和(he)应用的(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)。

锂电池保护板工作原理

过电流保护

由于锂离子电(dian)池的(de)化学(xue)特性，电(dian)池生产厂家规定了其放(fang)电(dian)电(dian)流最大(da)不能超过2C（C=电(dian)池容(rong)量(liang)/小时），当电(dian)池超过2C电(dian)流放(fang)电(dian)时，将(jiang)会导致(zhi)电(dian)池的(de)永久性损坏或出(chu)现安全问题

锂电池保护板一般由2大部分组成

1：控(kong)制ic，2：mos开关管 另(ling)外还加(jia)一些微容和微阻(zu)而组成

控制(zhi)ic 作(zuo)用(yong)是对(dui)电池(chi)的(de)保(bao)(bao)护，如达(da)(da)到(dao)保(bao)(bao)护条件(jian)(jian)就(jiu)控制(zhi)mos进(jin)行断开或(huo)闭合（如电池(chi)达(da)(da)到(dao)过充、过放、短(duan)路、过流、等保(bao)(bao)护条件(jian)(jian)），其中mos管(guan)的(de)作(zuo)用(yong)就(jiu)是开关作(zuo)用(yong)，由控制(zhi)ic开控制(zhi)。

锂电池保护板原理的构成

电池组过放保护功能

串(chuan)联电池组中的(de)任意一(yi)只电池的(de)电压下降到过(guo)放(fang)检(jian)测电压并(bing)且(qie)达到过(guo)放(fang)延时时间时，过(guo)放(fang)保护(hu)(hu)功能(neng)启动，切断放(fang)电MOS管，禁止电池组对外输(shu)出电流，保护(hu)(hu)电池组安全，锂(li)电池保护(hu)(hu)板原理电路板进(jin)入休(xiu)眠(mian)状(zhuang)(zhuang)态，电路板消耗电流为休(xiu)眠(mian)电流以下，进(jin)入休(xiu)眠(mian)状(zhuang)(zhuang)态的(de)电路只有在连(lian)接充电器后，并(bing)且(qie)电池电压超过(guo)过(guo)放(fang)恢复(fu)电压后才能(neng)恢复(fu)。

1、电压保护能力

过充电(dian)(dian)(dian)保(bao)(bao)护：锂电(dian)(dian)(dian)池保(bao)(bao)护板原(yuan)理必(bi)须具(ju)有(you)预(yu)(yu)防(fang)电(dian)(dian)(dian)芯(xin)电(dian)(dian)(dian)压超(chao)过预(yu)(yu)设值(zhi)的(de)能(neng)力过放电(dian)(dian)(dian)保(bao)(bao)护：保(bao)(bao)护板必(bi)须具(ju)有(you)预(yu)(yu)防(fang)电(dian)(dian)(dian)芯(xin)电(dian)(dian)(dian)压底于预(yu)(yu)设值(zhi)的(de)能(neng)力。

2、电流能力(过流保护电流，短路保护）

锂(li)电(dian)(dian)(dian)池保(bao)护(hu)板(ban)原理作(zuo)为锂(li)电(dian)(dian)(dian)芯(xin)的安全保(bao)护(hu)器(qi)件(jian),既(ji)要(yao)在(zai)设备的正常(chang)工作(zuo)电(dian)(dian)(dian)流(liu)范围内,能可靠(kao)工作(zuo),又要(yao)在(zai)当电(dian)(dian)(dian)池被(bei)意外(wai)短(duan)路或过流(liu)时(shi)能迅速动作(zuo),使电(dian)(dian)(dian)芯(xin)得到保(bao)护(hu)。

3、导通电阻

定义：当充电电流为500mA时(shi)，MOS管的导通阻抗(kang)。

由于通(tong)讯(xun)(xun)设备的(de)(de)工作(zuo)频(pin)率较高，数据(ju)传输要求误码率低，其脉冲(chong)串的(de)(de)上升及下降沿陡，故(gu)对(dui)锂电(dian)池(chi)保(bao)(bao)护板原理电(dian)池(chi)的(de)(de)电(dian)流输出能力(li)和电(dian)压稳定度要求高，因(yin)此保(bao)(bao)护板的(de)(de)MOS管(guan)开(kai)关导通(tong)时电(dian)阻要小(xiao)，单节(jie)电(dian)芯保(bao)(bao)护板通(tong)常在<70mΩ，如太大会导致(zhi)通(tong)讯(xun)(xun)设备工作(zuo)不正常，如手机在通(tong)话(hua)时突(tu)然断线、电(dian)话(hua)接不通(tong)、噪声(sheng)等(deng)现象。

4、自耗电流

定义：IC工作电压为3。6V，空载(zai)状(zhuang)态下，流经保(bao)护IC的(de)工作电流，一般极小。

锂电池保(bao)护(hu)(hu)板原理(li)的自耗电流直接影(ying)响(xiang)电池的待机时间，通常规定保(bao)护(hu)(hu)板的自耗电流小于10微(wei)安。

5、机械性能、温度适应能力、抗静电能力

保护板(ban)必须(xu)能(neng)通(tong)过(guo)国标规定的震动,冲击试(shi)验(yan);保护板(ban)在(zai)-40到85度能(neng)安(an)全(quan)工(gong)作,能(neng)经受±15KV的非(fei)接触ESD静电测试(shi)。

锂电池保护板原理的主要作用

一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制(zhi)(zhi)电(dian)(dian)芯(xin)电(dian)(dian)压与(yu)(yu)充放电(dian)(dian)回(hui)路(lu)(lu)的工(gong)作电(dian)(dian)流、电(dian)(dian)压，在一切正(zheng)常情况(kuang)下C-MOS开关管导通，使电(dian)(dian)芯(xin)与(yu)(yu)保护电(dian)(dian)路(lu)(lu)板(ban)处于正(zheng)常工(gong)作状态，而当电(dian)(dian)芯(xin)电(dian)(dian)压或(huo)回(hui)路(lu)(lu)中的工(gong)作电(dian)(dian)流超过控制(zhi)(zhi)IC中比较电(dian)(dian)路(lu)(lu)预设值时，在15～30ms内（不同(tong)控制(zhi)(zhi)IC与(yu)(yu)C-MOS有不同(tong)的响应时间），将(jiang)CMOS关断，即关闭(bi)电(dian)(dian)芯(xin)放电(dian)(dian)或(huo)充电(dian)(dian)回(hui)路(lu)(lu)，以保证使用者与(yu)(yu)电(dian)(dian)芯(xin)的安全。

在(zai)锂电池(chi)保护(hu)板原理(li)正(zheng)常的(de)情况下，Vdd为高电平(ping)，Vss,VM为低电平(ping)，DO、CO为高电平(ping)，当Vdd,Vss,VM任何(he)一项(xiang)参数变换时(shi)，DO或CO端的(de)电平(ping)将发生变化。

1、过充电检出电压

在通常状态下，Vdd逐渐提升至CO端由高(gao)电(dian)平 变为低电(dian)平时VDD-VSS间电(dian)压

2、过充电解除电压

在充电状(zhuang)态下(xia)，Vdd逐渐降低(di)(di)至CO端(duan)由低(di)(di)电平 变(bian)为高电平时VDD-VSS间(jian)电压

3、过放电检出电压

通常状(zhuang)态下(xia)，Vdd逐渐(jian)降低(di)至D O端(duan)由高(gao)电(dian)平  变为低(di)电(dian)平时VDD- VSS间电(dian)压(ya)

4、过放电解除电压

在过(guo)放(fang)电(dian)(dian)状态(tai)下，Vdd逐渐上升到DO端由低电(dian)(dian)平(ping) 变为(wei)高电(dian)(dian)平(ping)时(shi) VDD-VSS间(jian)电(dian)(dian)压

5、过电流1检出电压

在(zai)通常(chang)状态下，VM逐渐升至DO由高(gao)电(dian)平 变为低(di)电(dian)平时VM-VSS间电(dian)压

6、过电流2检出电压

在通常状(zhuang)态(tai)下，VM从OV起(qi)以(yi)(yi)1ms以(yi)(yi)上4ms以(yi)(yi)下的速度升(sheng)到 DO端由(you)高电(dian)平(ping)变为低电(dian)平(ping)时VM-VSS间电(dian)压

7、负载短路检出电压

在(zai)通常状态下，VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升(sheng)至DO端由高(gao)电(dian)平变为低电(dian)平时VM-VSS间电(dian)压(ya)

8、充电器检出电压

在过放(fang)电(dian)状态(tai)下，VM以(yi)OV逐渐下降至(zhi)DO由低电(dian)平变(bian)为变(bian)为高电(dian)平时VM-VSS间电(dian)压

9、通常工作时消耗电流

在通常状态下(xia)，流以VDD端(duan)子的(de)电(dian)流（IDD）即(ji)为通常工作时(shi)消耗电(dian)流

10、过放电消耗电流

在放电状态下(xia)，流(liu)经(jing)VDD端(duan)子的电流(liu)（IDD）即为过(guo)流(liu)放电消耗(hao)电流(liu)

锂电池保(bao)护板原理主(zhu)要零件的功能介绍(shao)

R1：基准供电电阻；与IC内部电阻构成分压电路，控制内部过充、过放电压比较器的电平翻转；一般在阻值为330Ω、470Ω比较多；当封装形式（即用标准元件的长和宽来表示元件大小，如0402封装标识此元件的长和宽分别为1.0mm和0.5mm）较大时，会用数字标识其阻值，如贴片电阻上数字标识473， 即表示其阻值为47000Ω即47KΩ（第三位数表示在前两位后面加0的位数）。

R2：过流、短路检测电阻；通过检测VM端电压控制保护板的电流 ，焊接不良、损坏会造成电池过流 、短路无保护，一般阻值为1KΩ、2KΩ较多。

R3：ID识别电阻或NTC电阻（前面有介绍）或两者都有。

总结：电阻在保护板中为黑色贴片，用万用表可测其阻值，当封装较大时其阻值会用数字表示，表示方法如上所述，当然电阻阻值一般都有偏差，每个电阻都有精度规格，如10KΩ电阻规格为+/－5％精度则其阻值为9.5KΩ －10.5KΩ范围内都为合格。

C1、C2：由于电容两端电压不能突变，起瞬间稳压和滤波作用。总结：电容在保护板中为黄色贴片，封装形式0402较多，也有少数0603封装(1.6mm长,0.8mm宽)；用万用表检测其阻值一般为无穷大或MΩ级别；电容漏电会产生自耗电大，短路无自恢复现象。FUSE：普通FUSE或PTC（Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正温度系数）；防止不安全大电流和高温放电的发生，其中PTC有自恢复功能。

总结：FUSE在锂电池保护板原理保护板中一般为白色贴片，LITTE公司提供FUSE会在FUSE上标识字符D-T，字符表示意思为FUSE能承受的额定电流，如表示D额定电流为0.25A，S为4A，T为5A等。

U1：控制IC；保护板所有功能都是IC通过监视连接在VDD-VSS间的电压差及VM-VSS间的电压差而控制C-MOS执行开关动作来实现的。

Cout：过充控制端；通过MOS管T2栅极电压控制MOS管的开关。

Dout：过放、过流、短路控制端；通过MOS管T1栅极电压控制MOS管的开关。

VM：过流、短路保护电压检测端；通过检测VM端的电压实现电路的过流、短路保护

（U（VM）=I*R（MOSFET））

总结：IC在锂电池保护板原理保护板中一般为6个管脚的封装形式，其区别管脚的方法为：在封装体上标识黑点的附近为第1管脚，然后逆时针旋转分别为第2、3、4、5、6管脚；如封装体上无黑点标识，则正看封装体上字符左下为第1管脚，其余管脚逆时针类推）C-MOS：场效应开关管；保护功能的实现者 ；连焊、虚焊、假焊、击穿时会造成电池无保护、无显示、输出电压低等不良现象。

总结：CMOS在保护板中一般为8个管脚的封装形式，它时由两个MOS管构成，相当于两个开关，分别控制锂电池保护板原理过充保护和过放、过流、短路保护；其管脚区分方法和IC一样。

在锂电(dian)(dian)(dian)(dian)池保护板(ban)原理保护板(ban)正(zheng)常(chang)情况下，Vdd为高电(dian)(dian)(dian)(dian)平，Vss、VM为低(di)电(dian)(dian)(dian)(dian)平，Dout、Cout为高电(dian)(dian)(dian)(dian)平；当Vdd、Vss、VM任何一项参数(shu)变换时(shi)，Dout或Cout的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)平将发生变化，此时(shi)MOSFET执(zhi)行相应的(de)动作（开、关电(dian)(dian)(dian)(dian)路），从(cong)而实现电(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)保护和恢复功能(neng)。

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