保護(hù)板知識(shí)講解

1、精益求精 最求卓越惠州佳保電子有限公司惠州佳保電子有限公司惠州佳保電子有限公司惠州佳保電子有限公司精益求精 最求卓越 保護(hù)板主要是對(duì)電芯進(jìn)行保護(hù)。由于鋰離子電池本身的材料不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，鋰電池這些特性決定了使用保護(hù)電路的必要性，保護(hù)電路功能的載體組成-保護(hù)板。 主要功能有： 1）過充保護(hù)功能： 過充保護(hù)功能是指電芯在達(dá)到過充電檢測電壓時(shí)，禁止由充電器繼續(xù)充電。即，控制過充電的MOS管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，停止充電。 2）過放保護(hù)功能： 過放電保護(hù)功能是在電池電壓變低達(dá)到過放電檢測電壓時(shí)，停止對(duì)負(fù)載放電。將控制過放的MOS管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，禁止其放電。該過程正好與過充電檢測時(shí)的

2、動(dòng)作相反。 3）過流保護(hù)功能： 過電流保護(hù)功能是電芯在大電流放電時(shí)系統(tǒng)停止對(duì)負(fù)載放電。將控制放電的MOS管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài),停止其繼續(xù)放電。此功能目的在于保護(hù)電芯及MOS管，確保電池在工作狀態(tài)下的安全性。過電流檢測之后，電池與負(fù)載脫離后將恢復(fù)到常態(tài)，可以再充電或放電。 4）短路保護(hù)功能： 短路保護(hù)原理同3），類同大電流放電。保護(hù)板電芯PTC 保護(hù)板是由電子電路組成，在-40至+85的環(huán)境下準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放電電流值，及時(shí)控制電路的通斷. 保護(hù)板元件通常包括電源管理IC、MOS及周圍的電阻、電容器件,或可能附加有NTC、ID存儲(chǔ)器及FUSE、PTC保護(hù)器件等。 1）保護(hù)IC：屬于主動(dòng)元件，是

3、保護(hù)電路的核心。通過取樣電池電壓進(jìn)行判斷，在一切正常的情況下控制MOS開關(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規(guī)定值時(shí)，它立刻（數(shù)十毫秒）控制MOS開關(guān)關(guān)斷，保護(hù)電芯的安全。 選用時(shí)要考慮元件封裝、過充電檢測電壓、過放電檢測電壓、放電過流檢測電壓、自耗電、耐壓及ESD要求。 2）MOS管：屬于被動(dòng)元件，在保護(hù)電路中主要起開關(guān)作用。 元件選用時(shí)要考慮其封裝、導(dǎo)通內(nèi)阻、耐電壓、耐電流及ESD。 3）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。

4、4）ID:是Identification 的縮寫，即身份識(shí)別，它分為兩種：一是存儲(chǔ)器，常為單線接口存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)電池種類、生產(chǎn)日期等信息；二是識(shí)別電阻，即普通電阻元件。 5）FUSE:俗稱保險(xiǎn)絲，在電路中起二次保護(hù)作用。是電池組件產(chǎn)品里一個(gè)非常重要的部件，防止電池不安全大電流發(fā)生，保護(hù)后不可恢復(fù)，對(duì)電池的安全擔(dān)負(fù)著重要的作用。 6) PTC: 是英文Positive Temperature Coefficient的縮寫，意思是正溫度系數(shù)。PTC可以防止電池高溫放電和不安全的大電流的發(fā)生。根據(jù)電池的電壓、電流密度特性和應(yīng)用環(huán)境，對(duì)PTC有專門的要求。MOS管電阻PCB保護(hù)IC電容1、導(dǎo)通電阻值：定

5、義：當(dāng)充電（放電）電流為500mA時(shí)，MOS管導(dǎo)通下的保護(hù)板阻抗。 由于通訊設(shè)備的工作頻率較高，數(shù)據(jù)傳輸要求誤碼率低，其脈沖串的上升及下降沿陡，故對(duì)電池的電流輸出能力和電壓穩(wěn)定度要求高，因此保護(hù)板的MOS管開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電阻要小，單節(jié)電芯保護(hù)板通常在80m。2、自耗電流值： 定義：IC工作電壓為3.6V，空載狀態(tài)下，流經(jīng)保護(hù)IC的工 作電流，一般極小. 保護(hù)板的自耗電是直接影響電池的待機(jī)時(shí)間的一個(gè)因素，通常規(guī)定保護(hù)板的自耗電流小于20微安.3、電流能力： 保護(hù)板作為鋰電芯的安全保護(hù)器件,既要在設(shè)備的正常工作電流范圍內(nèi),能可靠工作,又要在當(dāng)電池被意外短路或過流時(shí)能迅速動(dòng)作,使電芯得到保護(hù).5、機(jī)械性

6、能、溫度適應(yīng)能力、抗靜電能力： 保護(hù)板必須能通過規(guī)定的震動(dòng),沖擊試驗(yàn);保護(hù)板在-40到85度能安全工作,能經(jīng)受12KV的非接觸ESD靜電測試.IC過放控制過充控制+-充電FUSE電芯MOS管如圖中，IC由電芯供電，電壓在1.5v10v均能保證可靠工作。 當(dāng)電池被充電使電壓超過設(shè)定值VC(即過充電檢測電壓)后，IC通過控制使Cout管腳變?yōu)榈碗娖?，充電MOS截止，充電停止；當(dāng)電池電壓回落至VCR(過充電恢復(fù)電壓)時(shí)，Cout管腳轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，充電MOS導(dǎo)通充電繼續(xù)。 下圖通過對(duì)電芯充電過程模擬解釋過充保護(hù)狀態(tài)：1、過充保護(hù)IC電量過放控制過充控制+-充電IC電量過放控制過充控制+-充電IC電量過

7、放控制過充控制+-充電IC電量過放控制過充控制+-充電IC電量過放控制過充控制+-充電恢復(fù)電壓充電檢測電壓充電檢測電壓 當(dāng)電池電壓因放電而降低至設(shè)定值VD（過放電檢測電壓）時(shí)， IC在內(nèi)部固定的短時(shí)間延時(shí)后通過控制使Dout管腳變?yōu)榈碗娖?，放電MOS截止，放電停止。 下圖通過對(duì)電芯放電過程模擬解釋過放保護(hù)狀態(tài)：2、過放保護(hù)電量過放控制過充控制-IC+放電LOAD電量過放控制過充控制-IC+放電LOAD電量放電IC+LOAD電量-放電IC+LOAD電壓-放電過放電檢測電壓IC+LOAD 當(dāng)電路放電電流超過設(shè)定值或輸出被短路時(shí)，過流、短路檢測電路動(dòng)作，使MOS管關(guān)斷，電流截止，停止對(duì)負(fù)載電路放電。 下圖通過對(duì)輸出超載過程模擬解釋其保護(hù)狀態(tài)：3、過流、