鋰電池保護板-鋰電池保護板原理及鋰電池主要功能介紹-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-06-21
鋰電池保護板原理（可充型）之所以需要保護，是由它本身特性決定的。由于鋰電池保護板原理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。
鋰電池保護板原理通常包括控制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?？善鸬疆a(chǎn)品的可追溯和應用的限制。
由于鋰離子電池的化學(xué)特性，電池生產(chǎn)廠(chǎng)家規定了其放電電流最大不能超過(guò)2C（C=電池容量/小時(shí)），當電池超過(guò)2C電流放電時(shí)，將會(huì )導致電池的永久性損壞或出現安全問(wèn)題
1：控制ic，2：mos開(kāi)關(guān)管 另外還加一些微容和微阻而組成
控制ic 作用是對電池的保護，如達到保護條件就控制mos進(jìn)行斷開(kāi)或閉合（如電池達到過(guò)充、過(guò)放、短路、過(guò)流、等保護條件），其中mos管的作用就是開(kāi)關(guān)作用，由控制ic開(kāi)控制。
串聯(lián)電池組中的任意一只電池的電壓下降到過(guò)放檢測電壓并且達到過(guò)放延時(shí)時(shí)間時(shí)，過(guò)放保護功能啟動(dòng)，切斷放電MOS管，禁止電池組對外輸出電流，保護電池組安全，鋰電池保護板原理電路板進(jìn)入休眠狀態(tài)，電路板消耗電流為休眠電流以下，進(jìn)入休眠狀態(tài)的電路只有在連接充電器后，并且電池電壓超過(guò)過(guò)放恢復電壓后才能恢復。
過(guò)充電保護：鋰電池保護板原理必須具有預防電芯電壓超過(guò)預設值的能力過(guò)放電保護：保護板必須具有預防電芯電壓底于預設值的能力。
鋰電池保護板原理作為鋰電芯的安全保護器件,既要在設備的正常工作電流范圍內,能可靠工作,又要在當電池被意外短路或過(guò)流時(shí)能迅速動(dòng)作,使電芯得到保護。
定義：當充電電流為500mA時(shí)，MOS管的導通阻抗。
由于通訊設備的工作頻率較高，數據傳輸要求誤碼率低，其脈沖串的上升及下降沿陡，故對鋰電池保護板原理電池的電流輸出能力和電壓穩定度要求高，因此保護板的MOS管開(kāi)關(guān)導通時(shí)電阻要小，單節電芯保護板通常在<70mΩ，如太大會(huì )導致通訊設備工作不正常，如手機在通話(huà)時(shí)突然斷線(xiàn)、電話(huà)接不通、噪聲等現象。
定義：IC工作電壓為3。6V，空載狀態(tài)下，流經(jīng)保護IC的工作電流，一般極小。
鋰電池保護板原理的自耗電流直接影響電池的待機時(shí)間，通常規定保護板的自耗電流小于10微安。
保護板必須能通過(guò)國標規定的震動(dòng),沖擊試驗;保護板在-40到85度能安全工作,能經(jīng)受±15KV的非接觸ESD靜電測試。
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。
在鋰電池保護板原理正常的情況下，Vdd為高電平，Vss,VM為低電平，DO、CO為高電平，當Vdd,Vss,VM任何一項參數變換時(shí)，DO或CO端的電平將發(fā)生變化。
在通常狀態(tài)下，Vdd逐漸提升至CO端由高電平 變?yōu)榈碗娖綍r(shí)VDD-VSS間電壓
在充電狀態(tài)下，Vdd逐漸降低至CO端由低電平 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)VDD-VSS間電壓
通常狀態(tài)下，Vdd逐漸降低至D O端由高電平 變?yōu)榈碗娖綍r(shí)VDD- VSS間電壓
在過(guò)放電狀態(tài)下，Vdd逐漸上升到DO端由低電平 變?yōu)楦唠娖綍r(shí) VDD-VSS間電壓
在通常狀態(tài)下，VM逐漸升至DO由高電平 變?yōu)榈碗娖綍r(shí)VM-VSS間電壓
在通常狀態(tài)下，VM從OV起以1ms以上4ms以下的速度升到 DO端由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)VM-VSS間電壓
在通常狀態(tài)下，VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)VM-VSS間電壓
在過(guò)放電狀態(tài)下，VM以OV逐漸下降至DO由低電平變?yōu)樽優(yōu)楦唠娖綍r(shí)VM-VSS間電壓
在通常狀態(tài)下，流以VDD端子的電流（IDD）即為通常工作時(shí)消耗電流
在放電狀態(tài)下，流經(jīng)VDD端子的電流（IDD）即為過(guò)流放電消耗電流
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?？偨Y：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在鋰電池保護板原理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在鋰電池保護板原理保護板中一般為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)，分別控制鋰電池保護板原理過(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。
在鋰電池保護板原理保護板正常情況下，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。
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