什么是锂电池保护板原理图2021-07-07 08:18
锂电池保护板主要由维护IC（过压维护）和MOS管（过流维护）构成，是用来保护锂电池电芯安全的器材。锂电池具有放电电流大、内阻低、寿数长、无回忆效应等被人们广泛运用，锂离子电池在运用中禁止过充电、过放电、短路，不然将会使电池起火、爆破等丧命缺陷，所以，在运用可充锂电池都会带有一块维护板来维护电芯的安全。
1、电压保护能力
过充电保护板：保护板有必要具有防止电芯电压超越预设值的才干过放电维护：保护板有必要具有防止电芯电压底于预设值的才干。
2、电流能力
（过流保护电流，短路保护）
保护板作为锂电芯的安全保护器材，既要在设备的正常作业电流规模内，能可靠工作，又要在当电池被意外短路或过流时能迅速动作，使电芯得到保护。
3、导通电阻
定义：当充电电流为500mA时，MOS管的导通阻抗。
由于通讯设备的工作频率较高，数据传输要求误码率低，其脉冲串的上升及下降沿陡，故对电池的电流输出能力和电压稳定度要求高，因而保护板的MOS管开关导通时电阻要小，单节电芯保护板通常在《70mΩ，如太大会导致通讯设备作业不正常，如手机在通话时突然断线、电话接不通、噪声等现象。
4、自耗电流
定义：IC作业电压为3。6V，空载状况下，流经保护IC的作业电流，一般极小。
保护板的自耗电流直接影响电池的待机时刻，通常规则保护板的自耗电流小于10微安。
5、机械功能、温度适应能力、抗静电能力
保护板有必要能通过国标规则的轰动，冲击实验;保护板在40到85度能安全工作，能经受±15KV的非触摸ESD静电测验。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成，保护板由电子元件组成，在－40℃～＋85℃的环境下时刻准确地监视电芯的电压和充放电回路的电流，并及时控制电流回路的通断；PTC的主要作用是在高温环境下进行保护，防止电池发生燃烧、爆炸等恶性事故。
［提示］PTC是英文PosiTIvetemperature coefficient的缩写，意即正温度系数电阻（温度越高，阻值越大）。该元件可起过流保护作用，即防止电池高温放电和不安全的大电流充放电。PTC器件采用高分子材料聚合物，通过严格的工艺制成，由聚合物树醋基体及分布在里面的导电粒子组成。在正常情况下，导电粒子在树醋中构成导电通路，器件表现为低阻抗；当电路中有过流现象发生时，流经PTC的大电流产生的热量使聚合物树醋基体体积膨胀，因而切断导电粒子间的连接，从而对电路起到过流保护作用。当故障解啥后，该元件可自动恢复到初始状态，保证电路正常工作。
一、锂电池的充放电要求
1.锂电池的充电
单节锂电池的最高充电终止电压为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子丢失太多而使电池报废。对锂电池充电时，应采用专用的恒流、恒压充电器，先恒流充电至锂电池两端电压为4.2V后，转入恒压充电模式；当恒压充电电流降至100mA时，应停止充电。
充电电流（mA）可为0.1～1.5倍电池容量，例如：1350mAh的锂电池，其充电电流可控制在135mA～2025mA之间。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。
2. 锂电池的放电
由于锂电池的内部结构原因，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命会缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。单节锂电池的放电终止电压通常为3.0V，最低不能低于2.5V。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间（小时）＝电池容量／放电电流，且锂电池放电电流（mA）不应超过电池容量的3倍，例如：1000mAh的锂电池，则放电电流应严格控制在3A以内，否则会使电池损坏。
二、保护电路的组成
保护电路通常由控制IC、MOs开关管、熔断保险丝、电阻、电容等元件组成，如图2所示。正常的情况下，控制IC输出信号控制MOs开关管导通，使电芯与外电路导通，当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立即控制MOS管关断，以保护电芯的安全。
控制IC内置高精度电压检测电路和多级电流检测电路。其中，电压检测电路一是对充电电压进行检测，一旦达到其设定阈值（通常为3.9V～4.4V），立即进入过充电保护状态；二是对放电电压进行检测，一旦达到其设定阈值（通常为2.0V～3.0V ），立即进入过放电保护状态。
在该电路中，MOS开关管多采用薄型TSSOP -8或SOT23 -6封装形式，其外形如图3所示。这些MOS开关管有的内含一只N沟道场效应管，如FDMC7680，其①～③脚为S极，④脚为G极，⑤～⑧脚为D极，其内部结构如图4所示；有的内含两只N沟道场效应管，如FDW9926A、8205A等，其引脚功能与封装形式有关，如图5所示。
另外，部分锂电池保护电路中还安装有NTC和ID信号形成元件。NTC是英文NegaTIvetemperature coefficient的缩写，意即负温度系数电阻。该元件在此电路中主要起过热保护作用，即当电池自身或其周边环境温度升高时，NTC元件阻值降低，使用电设备或充电设备及时作出反应，若温度超过一定值时，系统进入保护状态，停止充放电。ID是IdenTIficaTIon的缩写，即身份识别的意思，其信息识别的元件分为两种：一是存储器，常为兽线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信息；二是识别电阻，这两者均可起到产品的可追溯和应用的限制。
三、保护电路工作原理分析
单节锂电池的正常输出电压约为3.7V，可直接作为手机、MP3/MP4及部分小屏幕的平板电脑的电源。对于需要较高电压的电器而言，如移动DVD/EVD或大屏幕平板电脑，这时可用多节锂电池串联得到所需电压，如一款需11.1V供电的平板电脑，则配用电池组件为三块串联的锂电池。
1、电压保护能力
过充电保护板：保护板有必要具有防止电芯电压超越预设值的才干过放电维护：保护板有必要具有防止电芯电压底于预设值的才干。
2、电流能力
（过流保护电流，短路保护）
保护板作为锂电芯的安全保护器材，既要在设备的正常作业电流规模内，能可靠工作，又要在当电池被意外短路或过流时能迅速动作，使电芯得到保护。
3、导通电阻
定义：当充电电流为500mA时，MOS管的导通阻抗。
由于通讯设备的工作频率较高，数据传输要求误码率低，其脉冲串的上升及下降沿陡，故对电池的电流输出能力和电压稳定度要求高，因而保护板的MOS管开关导通时电阻要小，单节电芯保护板通常在《70mΩ，如太大会导致通讯设备作业不正常，如手机在通话时突然断线、电话接不通、噪声等现象。
4、自耗电流
定义：IC作业电压为3。6V，空载状况下，流经保护IC的作业电流，一般极小。
保护板的自耗电流直接影响电池的待机时刻，通常规则保护板的自耗电流小于10微安。
5、机械功能、温度适应能力、抗静电能力
保护板有必要能通过国标规则的轰动，冲击实验;保护板在40到85度能安全工作，能经受±15KV的非触摸ESD静电测验。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成，保护板由电子元件组成，在－40℃～＋85℃的环境下时刻准确地监视电芯的电压和充放电回路的电流，并及时控制电流回路的通断；PTC的主要作用是在高温环境下进行保护，防止电池发生燃烧、爆炸等恶性事故。
［提示］PTC是英文PosiTIvetemperature coefficient的缩写，意即正温度系数电阻（温度越高，阻值越大）。该元件可起过流保护作用，即防止电池高温放电和不安全的大电流充放电。PTC器件采用高分子材料聚合物，通过严格的工艺制成，由聚合物树醋基体及分布在里面的导电粒子组成。在正常情况下，导电粒子在树醋中构成导电通路，器件表现为低阻抗；当电路中有过流现象发生时，流经PTC的大电流产生的热量使聚合物树醋基体体积膨胀，因而切断导电粒子间的连接，从而对电路起到过流保护作用。当故障解啥后，该元件可自动恢复到初始状态，保证电路正常工作。
一、锂电池的充放电要求
1.锂电池的充电
单节锂电池的最高充电终止电压为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子丢失太多而使电池报废。对锂电池充电时，应采用专用的恒流、恒压充电器，先恒流充电至锂电池两端电压为4.2V后，转入恒压充电模式；当恒压充电电流降至100mA时，应停止充电。
充电电流（mA）可为0.1～1.5倍电池容量，例如：1350mAh的锂电池，其充电电流可控制在135mA～2025mA之间。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。
2. 锂电池的放电
由于锂电池的内部结构原因，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命会缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。单节锂电池的放电终止电压通常为3.0V，最低不能低于2.5V。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间（小时）＝电池容量／放电电流，且锂电池放电电流（mA）不应超过电池容量的3倍，例如：1000mAh的锂电池，则放电电流应严格控制在3A以内，否则会使电池损坏。
二、保护电路的组成
保护电路通常由控制IC、MOs开关管、熔断保险丝、电阻、电容等元件组成，如图2所示。正常的情况下，控制IC输出信号控制MOs开关管导通，使电芯与外电路导通，当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立即控制MOS管关断，以保护电芯的安全。
控制IC内置高精度电压检测电路和多级电流检测电路。其中，电压检测电路一是对充电电压进行检测，一旦达到其设定阈值（通常为3.9V～4.4V），立即进入过充电保护状态；二是对放电电压进行检测，一旦达到其设定阈值（通常为2.0V～3.0V ），立即进入过放电保护状态。
在该电路中，MOS开关管多采用薄型TSSOP -8或SOT23 -6封装形式，其外形如图3所示。这些MOS开关管有的内含一只N沟道场效应管，如FDMC7680，其①～③脚为S极，④脚为G极，⑤～⑧脚为D极，其内部结构如图4所示；有的内含两只N沟道场效应管，如FDW9926A、8205A等，其引脚功能与封装形式有关，如图5所示。
另外，部分锂电池保护电路中还安装有NTC和ID信号形成元件。NTC是英文NegaTIvetemperature coefficient的缩写，意即负温度系数电阻。该元件在此电路中主要起过热保护作用，即当电池自身或其周边环境温度升高时，NTC元件阻值降低，使用电设备或充电设备及时作出反应，若温度超过一定值时，系统进入保护状态，停止充放电。ID是IdenTIficaTIon的缩写，即身份识别的意思，其信息识别的元件分为两种：一是存储器，常为兽线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信息；二是识别电阻，这两者均可起到产品的可追溯和应用的限制。
三、保护电路工作原理分析
单节锂电池的正常输出电压约为3.7V，可直接作为手机、MP3/MP4及部分小屏幕的平板电脑的电源。对于需要较高电压的电器而言，如移动DVD/EVD或大屏幕平板电脑，这时可用多节锂电池串联得到所需电压，如一款需11.1V供电的平板电脑，则配用电池组件为三块串联的锂电池。
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