什么是鋰電池保護(hù)板？詳解鋰電池保護(hù)板原理
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-25 10:22
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一、保護(hù)板的構(gòu)成
鋰電池（可充型）之所以需要保護(hù)，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
一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。鋰電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC協(xié)
同完成，保護(hù)板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)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(hù)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(chǔ)器等。其中控制IC
，在一切正常的情況下控制MOS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使電芯與外電路溝通，而當(dāng)電芯電壓或回路電流超過(guò)
規(guī)定值時(shí)，它立刻（數(shù)十毫秒）控制MOS開(kāi)關(guān)關(guān)斷，保護(hù)電芯的安全。NTC是Negative temperature
coefficient的縮寫，意即負(fù)溫度系數(shù)，在環(huán)境溫度升高時(shí)，其阻值降低，使用電設(shè)備或充電設(shè)備及
時(shí)反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID 存儲(chǔ)器常為單線接口存儲(chǔ)器，ID是Identification 的縮寫即
身份識(shí)別的意思，存儲(chǔ)電池種類、生產(chǎn)日期等信息。可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。
二、保護(hù)板的主要作用
一般要求在-25℃～85℃時(shí)Control(IC)檢測(cè)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(dǎo)通，使電芯與保護(hù)電路板處于正常工作狀態(tài)，而當(dāng)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(yù)設(shè)值時(shí)，在15～30ms內(nèi)（不同控制IC與C-MOS有不同的響應(yīng)
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。
第二章 保護(hù)板的工作原理
1、過(guò)充保護(hù)及過(guò)充保護(hù)恢復(fù)
當(dāng)電池被充電使電壓超過(guò)設(shè)定值VC(4.25-4.35V，具體過(guò)充保護(hù)電壓取決于IC)后，VD1翻轉(zhuǎn)
使Cout變?yōu)榈碗娖?，T1截止，充電停止.當(dāng)電池電壓回落至VCR(3.8-4.1V，具體過(guò)充保護(hù)恢復(fù)電
壓取決于IC)時(shí)，Cout變?yōu)楦唠娖剑琓1導(dǎo)通充電繼續(xù)， VCR必須小于VC一個(gè)定值，以防止頻繁跳
變。
2、過(guò)放保護(hù)及過(guò)放保護(hù)恢復(fù)
當(dāng)電池電壓因放電而降低至設(shè)定值VD（2.3-2.5V，具體過(guò)充保護(hù)電壓取決于IC）時(shí)， VD2翻
轉(zhuǎn)，以短時(shí)間延時(shí)后，使Dout變?yōu)榈碗娖?，T2截止，放電停止，當(dāng)電池被置于充電時(shí)，內(nèi)部或門
被翻轉(zhuǎn)而使T2再次導(dǎo)通為下次放電作好準(zhǔn)備。
3、過(guò)流、短路保護(hù)
當(dāng)電路充放回路電流超過(guò)設(shè)定值或被短路時(shí)，短路檢測(cè)電路動(dòng)作，使MOS管關(guān)斷，電流截止。
第三章 保護(hù)板主要零件的功能介紹
R1：基準(zhǔn)供電電阻；與IC內(nèi)部電阻構(gòu)成分壓電路，控制內(nèi)部過(guò)充、過(guò)放電壓比較器的電平
翻轉(zhuǎn)；一般在阻值為330Ω、470Ω比較多；當(dāng)封裝形式（即用標(biāo)準(zhǔn)元件的長(zhǎng)和寬來(lái)表示元件大小
，如0402封裝標(biāo)識(shí)此元件的長(zhǎng)和寬分別為1.0mm和0.5mm）較大時(shí)，會(huì)用數(shù)字標(biāo)識(shí)其阻值，如
貼片電阻上數(shù)字標(biāo)識(shí)473， 即表示其阻值為47000Ω即47KΩ（第三位數(shù)表示在前兩位后面加0的
位數(shù)）。R2：過(guò)流、短路檢測(cè)電阻；通過(guò)檢測(cè)VM端電壓控制保護(hù)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(hù)，一般阻值為1KΩ、2KΩ較多。R3：ID識(shí)別電阻或NTC電阻（前面有
介紹）或兩者都有?？偨Y(jié)：電阻在保護(hù)板中為黑色貼片，用萬(wàn)用表可測(cè)其阻值，當(dāng)封裝較大時(shí)其
阻值會(huì)用數(shù)字表示，表示方法如上所述，當(dāng)然電阻阻值一般都有偏差，每個(gè)電阻都有精度規(guī)格，
如10KΩ電阻規(guī)格為+/－5％精度則其阻值為9.5KΩ －10.5KΩ范圍內(nèi)都為合格。C1、C2：由于電
容兩端電壓不能突變，起瞬間穩(wěn)壓和濾波作用。
總結(jié)：電容在保護(hù)板中為黃色貼片，封裝形式0402較多，也有少數(shù)0603封裝(1.6mm長(zhǎng),0.8mm
寬)；用萬(wàn)用表檢測(cè)其阻值一般為無(wú)窮大或MΩ級(jí)別；電容漏電會(huì)產(chǎn)生自耗電大，短路無(wú)自恢復(fù)現(xiàn)
象。FUSE：普通FUSE或PTC（Positive Temperature Coefficient的縮寫，意思是正溫度系數(shù)）；
防止不安全大電流和高溫放電的發(fā)生，其中PTC有自恢復(fù)功能。
總結(jié)：FUSE在保護(hù)板中一般為白色貼片，LITTE公司提供FUSE會(huì)在FUSE上標(biāo)識(shí)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；現(xiàn)我司所有較
多為額定電流為5A的FUSE，即在本體上標(biāo)識(shí)字符’T’。
U1：控制IC；保護(hù)板所有功能都是IC通過(guò)監(jiān)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(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)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(hù)電壓檢測(cè)端；通過(guò)檢測(cè)VM端的電壓實(shí)現(xiàn)電路的過(guò)流、短路保護(hù)
（U（VM）=I*R（MOSFET））。
總結(jié)：IC在保護(hù)板中一般為6個(gè)管腳的封裝形式，其區(qū)別管腳的方法為：在封裝體上標(biāo)識(shí)黑點(diǎn)的附近
為第1管腳，然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)分別為第2、3、4、5、6管腳；如封裝體上無(wú)黑點(diǎn)標(biāo)識(shí)，則正看封裝體
上字符左下為第1管腳，其余管腳逆時(shí)針類推）C-MOS：場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管；保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)者 ；連焊、
虛焊、假焊、擊穿時(shí)會(huì)造成電池?zé)o保護(hù)、無(wú)顯示、輸出電壓低等不良現(xiàn)象。總結(jié)：CMOS在保護(hù)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(gòu)成，相當(dāng)于兩個(gè)開(kāi)關(guān)，分別控制過(guò)充保護(hù)和過(guò)放、
過(guò)流、短路保護(hù)；其管腳區(qū)分方法和IC一樣。
在保護(hù)板正常情況下，Vdd為高電平，Vss、VM為低電平，Dout、Cout為高電平；當(dāng)Vdd、Vss、VM
任何一項(xiàng)參數(shù)變換時(shí)，Dout或Cout的電平將發(fā)生變化，此時(shí)MOSFET執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作（開(kāi)、關(guān)電路）
，從而實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)和恢復(fù)功能。
第四章 保護(hù)板主要性能測(cè)試方法
1．NTC電阻測(cè)試：
用萬(wàn)用表直接測(cè)量NTC電阻值，再與《溫度變化與NTC阻值對(duì)照指導(dǎo)》對(duì)比。
2．識(shí)別電阻測(cè)試：
用萬(wàn)用表直接測(cè)量識(shí)別電阻值，再與《保護(hù)板重要項(xiàng)目管理表》對(duì)比。
3.自耗電測(cè)試：
調(diào)恒流源為3.7V/500mA；萬(wàn)用表設(shè)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(hù)板
B+、B-如下圖所示：此時(shí)萬(wàn)用表的讀數(shù)即為保護(hù)板的自耗電，如無(wú)讀數(shù)用鑷子或錫線短接B-、P-，
激活電路。到保護(hù)板，自然避免不了主控管理芯片單元，保護(hù)板的靈魂。目前主流的鋰電管理芯片，有單顆芯片管理1節(jié)、2節(jié)、...20節(jié)不等，當(dāng)然價(jià)格也從幾毛錢到幾十塊錢不等。。。
主要的廠家有日系的精工、理光、美上美、臺(tái)系的富晶、宏康、中系的中星微、比亞迪微電子、美系的O2、凌特、德州儀器。。。數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)該來(lái)說(shuō)做半導(dǎo)體的公司都可以生產(chǎn)這芯片的，呵呵
其中面對(duì)低串?dāng)?shù)市場(chǎng)，以日本精工口碑為首,一個(gè)最早是做手表的公司，一搜淘寶，各個(gè)賣保護(hù)板的都直接在寶貝里標(biāo)注精工IC，畢竟其最先做，精度也是大家公認(rèn)的，精工的芯片，市場(chǎng)上最多都是單節(jié)保護(hù)的，比如8261、8209系列。。。保護(hù)板生產(chǎn)廠商可以通過(guò)級(jí)聯(lián)方式支持1-N串的保護(hù)板
