什么是鋰電池保護板-分析保護板構成分類(lèi)-組件功能分析等-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-01-16
一、保護板的構成
鋰電池（可充型）之所以需要保護，是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池鋰電組件總會(huì )跟著(zhù)一塊精致的保護板和一片電流保險器出現。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC協(xié)同完成，保護板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準確的監視電芯的電壓和充放回路的電流，即時(shí)控制電流回路的通斷；PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。
保護板通常包括控制IC、MOS開(kāi)關(guān)、電阻、電容及輔助器件NTC、ID存儲器等。其中控制IC，在一切正常的情況下控制MOS開(kāi)關(guān)導通，使電芯與外電路溝通，而當電芯電壓或回路電流超過(guò)規定值時(shí)，它立刻（數十毫秒）控制MOS開(kāi)關(guān)關(guān)斷，保護電芯的安全。NTC是Negative temperaturecoefficient的縮寫(xiě)，意即負溫度系數，在環(huán)境溫度升高時(shí)，其阻值降低，使用電設備或充電設備及時(shí)反應、控制內部中斷而停止充放電。ID 存儲器常為單線(xiàn)接口存儲器，ID是Identification 的縮寫(xiě)即身份識別的意思，存儲電池種類(lèi)、生產(chǎn)日期等信息。可起到產(chǎn)品的可追溯和應用的限制。
一般要求在-25℃～85℃時(shí)Control(IC)檢測控制電芯電壓與充放電回路的工作電流、電壓，在一切正常情況下C-MOS開(kāi)關(guān)管導通，使電芯與保護電路板處于正常工作狀態(tài)，而當電芯電壓或回路中的工作電流超過(guò)控制IC中比較電路預設值時(shí)，在15～30ms內（不同控制IC與C-MOS有不同的響應時(shí)間），將CMOS關(guān)斷，即關(guān)閉電芯放電或充電回路，以保證使用者與電芯的安全。
保護板主要零件的功能介紹
R1：基準供電電阻；與IC內部電阻構成分壓電路，控制內部過(guò)充、過(guò)放電壓比較器的電平翻轉；一般在阻值為330Ω、470Ω比較多；當封裝形式（即用標準元件的長(cháng)和寬來(lái)表示元件大小，如0402封裝標識此元件的長(cháng)和寬分別為1.0mm和0.5mm）較大時(shí)，會(huì )用數字標識其阻值，如貼片電阻上數字標識473， 即表示其阻值為47000Ω即47KΩ（第三位數表示在前兩位后面加0的位數）。
R2：過(guò)流、短路檢測電阻；通過(guò)檢測VM端電壓控制保護板的電流 ，焊接不良、損壞會(huì )造成電池過(guò)流 、短路無(wú)保護，一般阻值為1KΩ、2KΩ較多。
R3：ID識別電阻或NTC電阻（前面有介紹）或兩者都有。
總結：電阻在保護板中為黑色貼片，用萬(wàn)用表可測其阻值，當封裝較大時(shí)其阻值會(huì )用數字表示，表示方法如上所述，當然電阻阻值一般都有偏差，每個(gè)電阻都有精度規格，如10KΩ電阻規格為+/－5％精度則其阻值為9.5KΩ －10.5KΩ范圍內都為合格。
C1、C2：由于電容兩端電壓不能突變，起瞬間穩壓和濾波作用。總結：電容在保護板中為黃色貼片，封裝形式0402較多，也有少數0603封裝(1.6mm長(cháng),0.8mm寬)；用萬(wàn)用表檢測其阻值一般為無(wú)窮大或MΩ級別；電容漏電會(huì )產(chǎn)生自耗電大，短路無(wú)自恢復現象。FUSE：普通FUSE或PTC（Positive Temperature Coefficient的縮寫(xiě)，意思是正溫度系數）；防止不安全大電流和高溫放電的發(fā)生，其中PTC有自恢復功能。
總結：FUSE在保護板中一般為白色貼片，LITTE公司提供FUSE會(huì )在FUSE上標識字符D-T，字符表示意思為FUSE能承受的額定電流，如表示D額定電流為0.25A，S為4A，T為5A等。
U1：控制IC；保護板所有功能都是IC通過(guò)監視連接在VDD-VSS間的電壓差及VM-VSS間的電壓差而控制C-MOS執行開(kāi)關(guān)動(dòng)作來(lái)實(shí)現的。
Cout：過(guò)充控制端；通過(guò)MOS管T2柵極電壓控制MOS管的開(kāi)關(guān)。
Dout：過(guò)放、過(guò)流、短路控制端；通過(guò)MOS管T1柵極電壓控制MOS管的開(kāi)關(guān)。
VM：過(guò)流、短路保護電壓檢測端；通過(guò)檢測VM端的電壓實(shí)現電路的過(guò)流、短路保護
（U（VM）=I*R（MOSFET））。
總結：IC在保護板中一般為6個(gè)管腳的封裝形式，其區別管腳的方法為：在封裝體上標識黑點(diǎn)的附近為第1管腳，然后逆時(shí)針旋轉分別為第2、3、4、5、6管腳；如封裝體上無(wú)黑點(diǎn)標識，則正看封裝體上字符左下為第1管腳，其余管腳逆時(shí)針類(lèi)推）C-MOS：場(chǎng)效應開(kāi)關(guān)管；保護功能的實(shí)現者 ；連焊、虛焊、假焊、擊穿時(shí)會(huì )造成電池無(wú)保護、無(wú)顯示、輸出電壓低等不良現象。
總結：CMOS在保護板中一般為8個(gè)管腳的封裝形式，它時(shí)由兩個(gè)MOS管構成，相當于兩個(gè)開(kāi)關(guān)，分別控制過(guò)充保護和過(guò)放、過(guò)流、短路保護；其管腳區分方法和IC一樣。
在保護板正常情況下，Vdd為高電平，Vss、VM為低電平，Dout、Cout為高電平；當Vdd、Vss、VM任何一項參數變換時(shí)，Dout或Cout的電平將發(fā)生變化，此時(shí)MOSFET執行相應的動(dòng)作（開(kāi)、關(guān)電路），從而實(shí)現電路的保護和恢復功能。
1．NTC電阻測試：
用萬(wàn)用表直接測量NTC電阻值，再與《溫度變化與NTC阻值對照指導》對比。
2．識別電阻測試：
用萬(wàn)用表直接測量識別電阻值，再與《保護板重要項目管理表》對比。
3.自耗電測試：
調恒流源為3.7V/500mA；萬(wàn)用表設置為uA檔，表筆插入uA接孔，然后與恒流源串聯(lián)起來(lái)接保護板B+、B-如下圖所示：此時(shí)萬(wàn)用表的讀數即為保護板的自耗電，如無(wú)讀數用鑷子或錫線(xiàn)短接B-、P-，激活電路。
4.短路保護測試：
電芯接到保護板B+、B-上，用鑷子或錫線(xiàn)短接B-、P-，再短接P+、P-；短路后用萬(wàn)用表測保護板開(kāi)路電壓（如下圖所示）；反復短接3-5次，此時(shí)萬(wàn)用表讀數應與電芯一致，保護板應無(wú)冒煙、爆裂等現象。
5.內阻測試：
方法一、如右圖連接好電路．用內阻測試儀測B-、P-間的阻值為RI，再測B+、P+間的阻值為R2，內阻測試儀本身內阻為R3，則保護板的內阻為R1+R2-2R3．
方法二、
如右圖接好電路。
用萬(wàn)用表分別測3+、P+間及B-、P-間電壓。所得電壓值即為保護板的內阻，因為電路中的電流為L(cháng)A，根據歐姆定律：R=U/I。
如上圖所示接好電路，按照重要項目管理表設置好鋰易安數據，再按自動(dòng)按鈕，接好后按紅表筆上的按鈕進(jìn)行測試。此時(shí)鋰易安測試儀的燈應逐次點(diǎn)亮，表示性能OK。按顯示鍵檢查測試數據：‘Chg’表示過(guò)充保護電壓；‘Dis’表過(guò)放保護電壓；‘Ocur’表示過(guò)流保護電流。
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