锂电池保护板设计
锂电池保护板二极保护电路设计
锂电池保护板二极保护电路设计锂电池是一种被广泛应用于电子产品中的电池，它具有高能量密度、轻量化以及长寿命的特点，因此受到了广泛的关注和应用。
然而，锂电池在充放电过程中存在着一定的安全隐患，如果不加以合理的保护措施，可能会导致电池过充、过放、短路等问题，甚至引发火灾或爆炸。
锂电池保护板的设计对于保障电池的安全性至关重要。
在锂电池保护板中，二极保护电路是一项至关重要的设计，它主要负责监测电池的电压、温度和电流等参数，一旦发现异常情况，及时对电池进行保护。
二极保护电路的设计对于确保锂电池的安全性至关重要。
本文将从设计原理、电路结构、工作原理和实际应用等方面对锂电池保护板二极保护电路进行深入探讨，以期为锂电池保护板的设计和应用提供一定的参考价值。
一、设计原理二极保护电路的设计原理主要是基于对锂电池充放电过程的监测和保护。
一般来说，锂电池的充放电过程中会伴随着电压、温度和电流等参数的变化，如果这些参数超出了锂电池的允许范围，就会对电池造成潜在的安全隐患。
二极保护电路的设计目标就是及时监测这些参数，并在出现异常情况时对电池进行保护，保证电池的安全性。
二、电路结构二极保护电路通常由电压检测电路、温度检测电路和电流检测电路等部分组成。
其中，电压检测电路一般采用分压电路来对电池的电压进行监测，温度检测电路则通常采用NTC热敏电阻来监测电池的温度变化，而电流检测电路则使用霍尔元件或电流互感器等来监测电池的充放电电流。
在监测到异常情况时，二极保护电路会通过MOS管或继电器等元件对电池进行保护，比如切断充电或放电电路，从而保证锂电池的安全性。
三、工作原理二极保护电路在工作过程中主要分为两个阶段，第一阶段是监测阶段，通过电压、温度和电流检测电路对电池的参数进行实时监测。
第二阶段是保护阶段，当监测到电池出现异常情况时，二极保护电路会通过控制MOS管或继电器等元件对电池进行保护，比如切断充电或放电电路，避免电池受到进一步的损害。
最新智能型锂电池保护板电路的设计与实现
智能型锂电池保护板电路的设计与实现摘要锂离子电池因储能容量大、使用寿命长、清洁环保、能量体积比大等众多优点，所以在各行各业被广泛使用，逐渐成为了电池的主流产品。
然而因锂电池的能量密度高，也使得难以确保其安全性，所以需要相匹配的电池保护电路来确保电池以及使用设备的安全。
本文介绍了通过锂离子电池的充放电特点设计一种支持多种规格锂电池及电池组的保护电路的详细过程。
本文以锂电池的充放电特点作为研究主体，详细阐述了作者在学士学位论文工作期间对锂电池充放电过程中对其保护的研究与设计。
介绍了锂电池的特点以及其保护电路的发展现状及趋势，其次说明了锂电池的充放电的概念、原理、制定目标设计参数以及保护电路的设计过程、实现方法。
设计过程中，首先提出三种可行性方案，并通过理论分析进行方案筛选，确定由精工电子的电源管理芯片S-8209为核心构成的设计方案。
然后通过对S-8209进行Pspice建模并仿真，验证其功能并为设计方案提供理论基础。
然后绘制电路图，并施以改进优化设计方案。
最后进行锂电池保护电路的调试，并对毕业设计期间的工作作出总结。
关键词：锂电池保护电路电池组Pspice建模S-8209The Design and Implementation Of Intelligent Lithium-ion Battery ProtectionCircuitAbstractLithium-ion battery is widely used in almost all walks of life, because of its large capacity, long useful life, environment friendly and large volume ratio of energy. It is becoming the mainstream products of battery. But its high volume ratio of energy is also the unstable caution of security. So it is necessary to match the battery protection circuitry to ensure the safety of the battery and the equipment of using the battery.This article describes the adoption of lithium-ion battery charge and discharge characteristics of a variety of specifications to design a lithium battery group and battery protection circuit.In this paper, the charge and discharge characteristics of lithium battery as a research subject during the process. This article introduces the characteristics of lithium battery and its protection circuit development and trend, followed by shows the principles of lithium battery charge and discharge. And then make the design settings. During the design process, firstly proposed various of design options. Through theoretical analysis to determine the program, selected Seiko electronic power management IC S-8209 to achieve the design. Then carried out on the S-8209 Pspice model and simulation to verify its functionality and provide a theoretical basis for the design. Then draw the circuit diagram, and helping to improve optimization design. Finally, debug the lithium battery protection circuit and summary my work during the graduation project.Keywords: Lithium-ion battery Battery protection circuit Pspice-modeling Lithium-ion battery group S-8209目录1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 课题的研究方向和发展前景 (2)1.2.1锂电池保护电路的现状 (2)1.2.2 锂电池保护电路的发展前景 (3)1.3 选题的目的和意义 (4)1.4 设计要求 (5)1.5 主要工作及流程 (7)2 技术背景及方案选择 (8)2.1 锂电池的介绍 (8)2.1.1 锂电池简介 (8)2.1.2 锂电池的特点 (9)2.1.3 锂电池的充电原理 (11)2.1.4 锂电池的放电原理 (12)2.1.5 锂电池的工作过程 (13)2.1.6 锂电池保护的必要性 (13)2.2 锂电池充电器的介绍 (14)2.2.1 锂电池充电器简介 (14)2.2.2 恒流——恒压式锂电池充电器 (15)2.3 Pspice仿真软件的介绍 (17)2.3.1 Pspice的发展与现状 (17)2.3.2 Pspice的组成 (18)2.3.3 Pspice的分析功能 (19)2.3.4 使用Pspice建立仿真模型 (20)2.4 实现方案的选择 (21)2.4.1 方案介绍 (21)2.4.2 方案的对比与选择 (22)2.4.3 方案存在的问题 (24)3 设计实现 (24)3.1 原理分析 (24)3.1.1 整体实现原理 (24)3.1.2 各部分功能的实现方法 (25)3.1.3 S-8209的性能指标 (27)3.1.4 S-8209功能原理分析 (29)3.1.5 S-8209的典型电路原理 (31)3.2 使用Pspice进行仿真 (34)3.2.1 仿真的意义及作用 (34)3.2.2 对S-8209芯片建立仿真模型 (35)3.2.3 锂电池保护电路的仿真 (37)3.3锂电池保护电路的制作 (41)3.3.1 设计电路 (41)3.3.2 确定选用元件的型号及参数 (42)3.3.3 绘制PCB电路板 (43)4 总结 (45)4.1 实际电路测试 (45)4.2 理论与实际对比分析 (45)4.3 经验总结 (46)致谢 (47)参考文献 (48)附录 (51)附1Pspice仿真描述语句 (51)附2 锂电池保护电路电路图 (52)附3 锂电池保护电路实物图 (54)外文资料翻译及原文 (55)1 绪论1.1 课题研究背景锂离子电池因储能容量大、使用寿命长、清洁环保、能量体积比大等众多优点，所以在各行各业被广泛使用，逐渐成为了电池的主流产品。
3串锂电池保护板方案,电动工具自行车动力电池保护板方案
3 串电动工具保护板设计资料
1、产品介绍：
此 3 串锂电池保护板采用ST 超低功耗MCU 和大电流低内阻的功率MOS 及低功耗电源 管理等实现的电池保护电路。
精度高，功耗低，带电量平衡功能，可靠性稳定，性价比高，
参数指标可根据实际需求灵活设置，专业配套于电动工具等领域。
1.1、高精度的电压检测功能
单节电池电压精度为30mV，确保电池过充、过放、均衡等电路的准确动作。
1.2、超低的静态功耗
工作时自耗电电流小于30μA，过放后自耗电电流小于20μA。
1.3、电池电量平衡功能
电池电量平衡功能以保证各节电池间的容量均衡，从而大大延长了锂电池组的使用寿命。
1.4、可靠性强，性价比高，参数设置灵活
抗干扰能力强的超低功耗单片机STM8L151F3P6，参数由软件灵活设置以减少硬件电路调整，整个电路性价比高。
2．参数规格
3.产品外观
欢迎
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锂电池保护板设计与测试实验报告
锂电池保护板设计与测试实验报告综合实验题目：锂电池保护板设计与测试锂电池保护板设计与测试【摘要】购买3串（3个18650电池或聚合物锂电池串联组合）的锂电池保护板，型号HX-3S-01通过Altiumdesigner绘制电路原理图和PCB原理图，再在室温下通过模拟充放电过程测试保护板过充、过放范围及保护性能，测试结果表明在各电池电压低于 2.35V时电池处于过放状态，在各电池电压高于4.IV时电池处于过充状态。
锂电池保护版性能良好。
1.引言1.1锂电池保护板的由来锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。
由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85C的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，及时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
1.2保护板的组成及元器件简介保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。
其中控制IC,在一切正常的情况下控制M0S开关导通，使电芯与外电路导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制M0S开关关断，保护电芯的安全。
①、电阻：起限流、采样作用；②、电容：对直流电而言电阻值“8“，对交流电而言阻值接近零，电容两端电压不能突变，能起瞬间稳压作用，滤波作用；③、FUSE：熔断保险丝，起过流保护作用；④、PTC：PTC是Positivetemperaturecoefficient的缩写，意即正温度系数电阻，（温度越高，阻值越大），可以防止电池高温放电和不安全的大电流的发生，即过流保护作用。
⑤、NTC：是Negativetemperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。
锂电池保护板电路原理详解
锂电池保护板电路原理详解
保护板电路：
以下是我司某产品上使用的锂电池保护板电路图，电池容量3000mA/3.8V，充电限制电压4.35V。
两个双MOS管两两并联。
双MOS管内部结构、
保护板BOM清单：
过充保护：
以上是电池充电电流流向，可见两个双MOS管（U2、U3）全部导通，充电的时候U1的Pin5芯片会实时监听电芯正极电压，此电压相对Pin6，因为Pin6是U1的地参考。
当电芯正极相对Pin6大于过充门限电压时，Pin3控制关闭两个MOS管，此时停止充电，只能放电。
当放电到过充恢复电压以下时，Pin3控制的MOS 管重新打开，
这时可以充电。
过放保护：
以上是电池放电电流流向，可见两个双MOS管（U2、U3）全部导通，放电的时候U1的Pin5芯片会实时监听电芯正极电压，此电压相对Pin6，因为Pin6是U1的地参考。
当电芯正极相对Pin6小于过放门限电压时，Pin1控制关闭两个MOS管，此时停止放电，只能充电。
当充电到过放恢复电压以上时，Pin1控制的MOS 管重新打开，这时可以放电。
放电过流/短路保护：
以上是电池放电电流流向，可见两个双MOS管（U2、U3）全部导通，放电的时候U1的Pin2芯片会实时监听电压，此电压相对Pin6，因为Pin6是U1的地参考。
实际上这个电压就是两个MOS的导通压降，电流越大压降越大，当电压大于放电过流保护/短路保护电压时，Pin1管脚关闭两个MOS管。
以下是芯片MM3280JB7NRH的各种截止电压参数：。
3.7v锂电池保护板原理图
3.7v锂电池保护板原理图电子发烧友网 > 电源/新能源 > 基准/监控/保护电路 > 正文•锂电池保护板•锂电池3.7v锂电池保护板原理图 - 全文来源：网络整理· 2017年12月15日10:35 · 140533次阅读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。
锂电池充放电保护电路的特点及工作原理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。
串联式锂电池组的锂电池保护板实现方案
串联式锂电池组的锂电池保护板实现方案一、保护板的硬件设计：1.获得锂电池参数：首先，需要根据锂电池的特性参数设计保护板。
包括电池单体电压范围、充放电电流范围、温度范围等。
2.选择保护芯片：根据锂电池的需求，选择适配的保护芯片。
常用的保护芯片有TP4056、DW01等，它们能够实现过放保护、过充保护、过流保护和短路保护等功能。
3.保护电路设计：根据锂电池的串联数确定串联电池的数量，并设计保护电路。
保护电路包括保护芯片、MOS管、电流采集电阻、过放过充电流开关等。
4.温度控制设计：使用温度传感器来采集锂电池组的温度信息，当温度超出设定范围时，保护板控制充放电过程，避免过热引发安全事故。
二、保护板的软件设计：1.充放电控制算法：保护板需要根据锂电池的状态及用户需求控制充放电过程。
可以根据需求设置充电电流、放电电流和截止电压等，实现恰当的充电和放电控制。
2.状态监测算法：保护板需要实时监测锂电池的电压、电流和温度等信息。
当电压超过设定范围时，保护板会切断电流。
同时，保护板可以通过对电流的采样和计算，实现电池的容量估计。
3.通信接口设计：为方便用户监测和控制锂电池组，保护板需要设计通信接口，可以通过串口、I2C或者CAN等方式与外部设备进行通信，实现数据传输和控制命令的收发。
三、保护板的制造和测试：1.制造流程：根据设计，进行保护板的PCB设计和制造，选择合适的器件，进行焊接和组装。
然后进行功能测试，验证保护板的性能和可靠性。
2.安全性测试：保护板必须经过严格的安全性测试，包括过充、过放、短路、高温等测试，以确保锂电池组的安全运行，防止安全事故的发生。
3.过程控制和质量管理：保护板的制造和测试过程需要进行过程控制和质量管理，确保产品的一致性和可靠性。
四、保护板的应用：1.锂电动工具和电动汽车：串联式锂电池组通常用于锂电动工具和电动汽车，保护板的应用使得锂电池组在安全范围内工作，提高了使用的安全性和可靠性。
串锂电池保护板详细设计说明
7串锂电池保护板详细设计说明一、技术指标●最大工作电流：15A●过充保护电压：4.25V●过充恢复电压：4.15V●过放保护电压：2.8V●过放电恢复电压：3V●睡眠电压：2.5V●均衡误差：50mV●均衡电流：100mA●放电保护电流：25A●放电过流保护延时：10ms●充电保护电流：5A●充电过流保护延时：10ms●短路保护电流：60A●短路保护延时2ms●充电/加负载唤醒●充放电温度保护：留功能接口●睡眠静态电流：10uA●保护器内阻：<15毫欧●参考尺寸：L80*W58*H27mm二、方案选择根据以上的指标，选择intersil公司的电池管理芯片ISL9208作为模拟前端芯片，控制器芯片使用PIC公司的PIC16F688单片机。
框图如下图所示：图1、结构框图功能模块主要包括：1．模拟前端2．充放电采样电阻及开关3．单片机4．唤醒电路5．单片机外围接口三、模块说明1．模拟前端模拟前端芯片使用intersil公司的ISL9208，它是针对5~7串的电池管理芯片。
提供完善的过流保护电路、短路保护电路、3.3V稳压器、电池均衡控制电路、电池电压转换和冲放电FET驱动功能；同时过流保护和短路保护的电流值及延时时间均可编程；控制器可以通过I2C接口设置各寄存器的值。
ISL9208通过使用内部的模拟开关，为带有AD转换的微控制器提供电池电压和内外温度管理。
芯片特点有：●软件可编程过流阈值和保护时间。
●快速短路保护●三种场效应管控制方式➢背对背的充放电MOS控制➢单一放电MOS控制➢充放电MOS单独控制●集成充放电MOS驱动电路● 3.3V稳压输出，精度是10%●I2C接口●内部集成均衡MOS，最大均衡电流200mA。
●可编程上升沿或下降沿唤醒●睡眠电流<10uA●工作电压2.3V~4.3V（不适合磷酸铁锂）2．充放电采样电阻及开关充放电的采样电阻使用康铜丝制作。
放电端采样电阻为4毫欧，使用2根1.2mm的康铜丝并联而成。
浅析锂电池保护板（BMS）系统设计思路（一）
浅析锂电池保护板（BMS）系统设计思路（⼀）什么是BMS？ ⾸先必须弄懂⼀个定义，什么是BMS？ BMS其实就是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的缩写，中⽂名字叫电池管理系统，顾名思义，是专门⽤来进⾏锂电池运⾏管理的模块，对象是锂电池。
对于⼀般的终端⽤户⽽⾔，锂电池保护板其实并不存在，或者说，他们并不知道正在⾃⼰使⽤的产品中还有这么⼀个东西。
⽐如说电动车，100%的⽤户都知道电动车上⾯有电池，因为电池提供了能源，但我敢保证，最多有1%的⽤户知道还有锂电池保护板这个东西的存在。
BMS的存在感之所以如此低，完全是因为它并不能和⽤户产⽣直接的交流，也并不能与⽤户发⽣频繁的交互，就算是偶尔产⽣了⼀些数据，不过这些数据也是通过某些仪表盘传递给⽤户观测，当⽤户看见仪表盘上的红灯时只会说：“嗯，车⼦好像是坏掉了，质量真差。
” 话说回来，BMS虽然存在感低，不过它存在的意义却是丝毫不亚于仪表，甚⾄可以说是⽐仪表还重要，因为他可以检测出这辆车⼦的能源系统是否坏掉了，只有拥有BMS系统，⽤户才可能在不冒险的情况下知道这辆车到底是好是坏。
如果有⼀个⾏业内的嵌⼊式⼯程师要买⼀辆电动车，在⼀辆没有显⽰仪表和BMS板⼦的电动车中进⾏选择，那么他肯定不敢选后者，因为如果电动车没有了仪表，那么⽤户体验会极差，但如果电动车没有了BMS……与其说是⼀辆电动车，还不如说是⼀辆随时可能发⽣被激活的炸弹。
那么BMS在能源领域为什么如此重要？BMS的存在到底有什么意义？------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 本⽂便从⼀个底层⼯程师的⾓度，以电动车⽤的BMS模块作为例⼦专门对锂电池的保护板设计进⾏⼀些探讨，并且会给出⼀个参考⽅案，当然由于笔者能⼒有限，⽔平⼀般，如果⽂中出现了错误或者纰漏，请直接指出。
锂离子电池保护板方案介绍
PDVD锂离子电池保护板方案介绍一. 保护板的组成PDVD保护板一般由两大部分组成:保护线路和充电线路A. 保护线路一般由专用两节锂电保护芯片组成,比较流行的品牌为日本精工(SEIKO)和美之美(MITSUMI)B. 充电线路一般由充电控制和充电指示两部分组成,一般由专用芯片(如TI公司BQ2000、BQ2057),DC/DC芯片或MCU芯片等组成.二.电芯保护原理在锂离子电池使用过程中,为避免使用者的错误使用而造成电池升温,电池内电解液的分解而产生气体使其内压上升,金属锂等的释出而造成有起火及破裂的危险,以及过放电电池使电池特性劣化等各种原因,在锂离子电池回路中匀要采用保护电路。
对锂离子充电电池的保护，必须有以下3个保护功能,以保证电池的安全性和可靠性。
1.过充保护防止电池的特性劣化、起火及破裂，确保安全性。
2.过放保护防止电池的特性劣化，确保电池的使用寿命。
3.过电流保护防止MOSFET的破坏，短路保护及确保搬运时的安全性。
基本控制原理如下图所示:FET1 FET2注:U1为保护板保护IC(DO为放电保护控制端,CO为充电保护控制端)，U2为MOSFET管保护回路主要由保护IC和两个MOSFET管构成,保护IC同时检测电池B1、B2两端电压并控制两个MOSFET管的通断。
对电池进行充电，当电池B1或B2电压充至过放保护电压以上时，经适当延时后将发生过充保护，保护IC通过CO端控制FET2的栅极使其断开，截断回路电流起到保护作用。
对电池进行放电，当电池B1或B2电压放至过放保护电压值以下时，经适当延时将发生过放保护，保护IC通过DO端控制FET1的栅极使其断开，截断回路电流起到保护作用。
当P+和P-端发生短路时,保护IC通过DO端控制FET2的栅极使其断开, 截断回路电流起到保护作用。
其中R1为保护IC提供电源并为过充检测提供回路，R2为过流和短路检测提供检测端。
二. 充电控制原理锂电池充电采用恒流转恒压(CC/CV)方式,充电特性曲线如下图示.充电过程主要由恒流和恒压两阶段构成,线路中采用的芯片主要是对充电电流和充电电压及转灯指示进行控制,以完成整个充电过程.充电开始时,线路提供恒定电流对电芯进行充电,当电芯电压接近8.4V时,充电转为恒压充电,充电电流逐渐减小至充电结束电流并转灯指示充电结束.三. 方案介绍1. 方案一A. 组成芯片充电控制IC:BQ2000保护IC:S8232或MM1292B. 方案特点优点:※过充,过放,过流,短路保护功能可靠齐全※充电控制含预充电(脉冲充电),恒流充电,恒压充电※监控充电时电芯表面温度,温度异常时切断充电电流※可设充电时间限制,在规定时间内切断充电电流※最小电流终止充电※转灯指示, 预充电时LED红绿闪烁,快充时亮红色,充满时亮绿色※恒压电压准确,精度高于1%※高低边电流检测※开关频率高达500KHz,提高充电效率缺点:※外围元件较多,成本较高※充电电流控制精度±20%略高C. 线路图保护部分:充电部分:A. 组成芯片充电控制IC:BQ2057保护IC:S8232或MM1292B. 方案特点优点:※过充,过放,过流,短路保护功能可靠齐全※充电控制含预充电(脉冲充电),恒流充电,恒压充电※监控充电时电芯表面温度,温度异常时切断充电电流※最小电流终止充电※转灯指示, 预充电时LED红绿闪烁,快充时亮红色,充满时亮绿色※恒压精度高于1%※动态内阻补偿,减小充电时间※高低边电流检测※外围元件少,体积空间小,成本较低※充电电流控制精度±10%缺点:※线性控制方式,充电效率不及开关控制方式C. 线路图保护部分:同方案一充电部分:A. 组成芯片充电控制IC:DC/DC MC36063A 运放:LM358 保护IC:S8232或MM1292B.方案特点优点:※开关频率达100KHZ,效率较高※元件较少,成本低※充电LED指示,充电红色,充满绿色※有限流功能※ CC/CV充电※输入电压范围大缺点:※充电保护功能少※转灯时继续充电,不切断充电电流※恒压电压精度2%较低※限流精度16%较高C.线路图4. 方案四A. 组成芯片充电控制IC:MCU JTI301C保护IC:VG202B.方案特点优点:※智慧型电池容量及效能管理※独立分容控制※电池容量预估及显示※充电控制含预充电,恒流充电,恒压充电※充电过程中,自动评估电池实际容量,达到自学习及容量估计功能※控制电池充电电压上限,关断充电电流(软件控制)※控制电池放电电压下限,关断放电回路(软件控制)※电池无放电或充电时自动进入省电模式※硬件软件双重保护※ LCD/LED显示充电状态缺点:※元件较多,成本较高C.线路图四. 常见问题及解决措施1. 电芯不匹配,导致电池性能变差,寿命缩短2. 恒压控制精度不够,导致电池过充或充不满3. 最终电流检测方式不同,导致充不满或过充4. 保护失效,发生安全问题E-MAIL: zqrqin@Nov 12 2002。
智能锂电池保护电路板方案.docx
智能锂电池保护电路板方案此锂电池保护板电路方案用于智能锂电池系统(Smart Battery System SBS),该电路采用Renesas 最新推荐的方案和器件。
1、主要器件M37512 (MCU)专为智能锂电池系统优化设计的微控制器。
R2S20020 (AFE)专用于智能锂电池系统的模拟前端IC 。
HAT1127H (MOSFET)用于控制充电及放电之MOSFET 。
1.K 系统框图SCL SDATS电池芯特性数据、磧件校准数据及固定不 变数按 存F FlashROM•过流保护及• 32KHz 4NIHz 加荡•电爪检测 •供电给MCU热传感器第G保护z IC1.2、M37512功能概述•电流检测电路分辨率：1mA 9 lOrnO.•过流检测电路硬件过流检测利于保障系统安全。
•内置闪存不需外接EEPROM。
•内置可调节地快速RC振荡器快速RC振荡器，频率可调节.•内置简易型热传感器热传感器及内置A/D转换器可检测温度。
1. 3、R2S20020功能概述•配合MCU的模拟前端IC调整器输出2.5V。
输出复位讯号（2.0V复位，2.2V释放）。
相比M61048,增加了新功能。
•检测电池芯电压内置放大器之电压增益：0.43 ±1%。
•供电给LED供3. 3V给LED显示。
•检测电池芯抽头的联接可避免因电池芯抽头之联结失误而引起的危险。
•监测电池盒正极的联接可测知是否接上充电器。
2. 嵌入式系统软件该软件配合此电路方案用于智能锂电池系统。
2.1、特性即使无软件编写、使用的经验，也可以很容易使用该软件降低客户之研发成本缩短客户之研发周期符合Smart Battery Data Spec 的1. la 版多项设置以保障高精度和高安全性2・2、资料设置•所有客户化数据都存储于FlashROM初始校准资料。
电池芯特性数据。
固定不变的SMBus数据（序列号，制造商名称等）。
安全控制的数据。
等等。
•重新获知的数据存于DataFlash电量余量。
锂电池保护板设计
字体大小：锂离子电池保护板设计锂离子电池保护器IC有适用于单节的及2~4节电池组的.这里介绍这类保护器的要求,并重点介绍单节锂离子电池保护器电路.对锂离子电池保护器的基本要求:1．充电时要充满,终止充电电压精度要保护±1%; 2．在充、放电过程中不过流,并有短路保护; 3．到达终止放电电压要禁止继续放电,终止放电电压精度在±3%左右;4．对深度放电的电池(低于终止放电电压)在充电前以涓流方式预充电; 5．为了工作稳定可靠,防止瞬态电压变化的干扰,内部有过充电、过放电、过流保护的延时电路,防止瞬态干扰造成误动作;6．在多个串联的电池组充电时,要保护各节电池电压的匹配平衡,匹配精度要求±10%左右;7．自身耗电省(无论在充、放电时保护器都是通电工作的).单节电池保护器耗电一般小于10μA,多节的一般在20μA左右;在到达终止放电时,它处于关闭状态,一般耗电2μA以下;8．保护器电路简单,外围元器件少,占空间小,可以做在电池或电池组中.富精单节锂离子电池保护器DW01这里以富精单节锂离子电池保护器DW01为例来说明保护器的电路及工作原理.该器件主要特点:终止充电电压有4.35V、4.30V及4.25V(分别由型号后缀A、B、C表示),充电电压精度可达±30mV(±0.7%);耗电省,在3.5V工作电压时工作电流典型值7μA,到达终止放电后耗电仅0.2μA;有过充、过放、过流保护,并有延时以免瞬态干扰;过放电电压2.4V,精度±3. 5%;小尺寸5管脚SOT-23封装;工作温度范围-20~ +80℃.DW01组成的单节锂离子电池保护电路上图,其内部结构简化图及外部元器件图如下图所示.V1为控制放电的MOSFET,V2为控制充电的MOSFET,R1、C 1用来消除充电器输入电压的纹波及干扰电压,R2为防止充电器电源接反时保护CS端的电阻,R3为V2的偏置电阻,FU为保险丝,BATT+及BATT-为电池组的正极和负极(此保护器电路置于电池中).在正常充、放电时,V1、V2都导通.充电电流从BATT +流入,经保险丝向电池充电,经V1、V2后由BATT-流出.正常放电时,电流由BATT+经负载RL(图1中未画出)后,经BATT-及V2、V1流向电池负极,其电流方向与充电电流方向相反.由于V1、V2的导通电阻RD S(ON)极小,因此损耗较小.几种保护的工作状态如下:1．过充电保护P1为控制过充电的带滞后的比较器,R6、R7组成分压器接在锂离子电池两端,其中间头检测电池的电压并接在R1的同相端,P1的反相端接1.2V基准电压.充电时电池电压低于过充电阈值电压时,P1的反相端电压大于同相端电压,P1输出低电平,使Q1导通, V2的偏置电阻R3有电流流过使V2也导通(V1在充电时是导通的),这样形成充电回路.当充电到达并超过充电阈值电压时,P1同相端电压超过1.2V,P1输出高电平,经100ms延时后使Q1截止,R3无电压使V2截止,充电电路断开,防止过充电.2．过放电保护过放电保护电路是由R4、R5组成的分压器、带滞后的比较器P2、100ms延时电路、或门及由Q 2、Q3组成的CMOS输出电路组成.当电池放电达到2.4V时,P2输出高电平,经延时后使OD输出低电平, V1截止,放电回路断开,禁止放电.3．过流保护以放电电流过流保护为例,CS端为放电电流检测端,它连续地检测放电电流.这是利用CS端的电压VCS 与放电电流IL有一定关系,如上图所示.如果把导通的V1、V2看做一个电阻,即RV1DS(ON)及RV2DS (ON),则放电回路如上图的虚线所示.若忽略R2上极小的压降,则VCS对地的电压为:VCS=[RV1DS(ON)+RV2DS(ON)]×IL即VCS与放电电流IL成比例.过流保护电路由比较器P3、延时电路或门等组成.若放电电流超过设定阈值而使VCS超过0.2V,则P3输出高电平,其结果与过放电情况相同使V2截止,禁止放电.该器件尚有其他功能,这里不再介绍.有的电路图将CMOS集成在一片芯片中,电路形式如下:BOM如下:。
两节，三节，四节，五节锂电池保护芯片，20款板子模块设计
两节，三节，四节，五节锂电池保护芯片，20款板子模块设计10号板子：单节锂电池保护板，过流 6A11 号板子：单节锂电池大电流保护板，过流 15A12 号板子：单节磷酸铁锂电池保护板，过流 6A13 号板子：单节磷酸铁锂电池大电流保护板，过流 15A14 号板子：两节串联 7.4V 锂电池保护板，过流 6A15 号板子：两节串联 7.4V 锂电池保护板，过流 15A16 号板子：两节串联 7.4V 磷酸铁锂电池保护板，过流 6A17 号板子：两节串联 7.4V 磷酸铁锂电池保护板，过流 15A18 号板子： 3 节串联锂电池保护板，过流 30A19 号板子： 4 节串联锂电池保护板，过流 30A20 号板子： 5 节串联锂电池保护板，过流 30A21 号板子： 6 节串联锂电池保护板，过流 45A22 号板子： 7 节串联锂电池保护板，过流 45A23 号板子： 8 节串联锂电池保护板，过流 45A24 号板子： 9 节串联锂电池保护板，过流 45A25 号板子： 10 节串联锂电池保护板，过流 45A27 号板子： 12 节串联锂电池保护板，过流 45A28 号板子： 13 节串联锂电池保护板，过流 45A29 号板子： 14 节串联锂电池保护板，过流 45A30 号板子： 12 节串联锂电池保护板，过流 45A10 号板子：单节锂电池保护板单节锂电池保护板子，过流 3A，10 号板子使用芯片： DW01B 锂电池保护芯片， PW8205A8TS 搭配 MOS。
11 号板子：单节锂电池大电流保护板单节锂电池保护板子，过流 15A，搭配 MOS，增大过流。
12 号板子：单节磷酸铁锂电池保护板单节磷酸铁锂电池保护板子，过流 3A，12 号板子使用芯片：磷酸铁锂电池保护芯片， PW8205A8TS 搭配 MOS。
13 号板子：单节磷酸铁锂大电流保护板单节磷酸铁锂电池保护板子，过流 15A，13号板子使用芯片：磷酸铁锂保护芯片，PW8205A8TS 搭配MOS，增大过流。
锂电池保护板PCM的设计规范
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发行变更经历
源开关电流回路中的几个器件的地线都连到接地脚上，输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上，这样电源工作较稳定，不易自激。做不到单点时，在共地处接两二极管或一小电阻，其实接在比较集中的一块铜箔处就可以。
3.2放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集.
3.3以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容尽量靠近器件的VCC。
3.4在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。
3.5按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。
3.6布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。
3.7尽可能地减Βιβλιοθήκη 环路面积,以抑制辐射干扰。4．功率输出电路设计
4.1.正确选择单点接地通常，滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点，同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上，主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的，因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰。在功率线路中，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而采用一点接地，即将电
6.复查
根据“PCB检查表”，内容包括设计规则，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置，还要重点复查器件布局的合理性，电源、地线网络的走线，高速时钟网络的走线与屏蔽，去耦电容的摆放和连接等。
锂电池保护板设计.docx
字体大小：?????锂离子电池保护板设计锂离子电池保护器IC有适用于单节的及2~4节电池组的.这里介绍这类保护器的要求,并重点介绍单节锂离子电池保护器电路.对锂离子电池保护器的基本要求:1．充电时要充满,终止充电电压精度要保护±1%; 2．在充、放电过程中不过流,并有短路保护;3．到达终止放电电压要禁止继续放电,终止放电电压精度在±3%左右;4．对深度放电的电池(低于终止放电电压)在充电前以涓流方式预充电; 5．为了工作稳定可靠,防止瞬态电压变化的干扰,内部有过充电、过放电、过流保护的延时电路,防止瞬态干扰造成误动作;6．在多个串联的电池组充电时,要保护各节电池电压的匹配平衡,匹配精度要求±10%左右;7．自身耗电省(无论在充、放电时保护器都是通电工作的).单节电池保护器耗电一般小于10μA,多节的一般在20μA左右;在到达终止放电时,它处于关闭状态,一般耗电2μA以下;8．保护器电路简单,外围元器件少,占空间小,可以做在电池或电池组中.富精单节锂离子电池保护器DW01这里以富精单节锂离子电池保护器DW01为例来说明保护器的电路及工作原理.该器件主要特点:终止充电电压有4.35V、4.30V及4.25V(分别由型号后缀A、B、C表示),充电电压精度可达±30mV(±0.7%);耗电省,在3.5V工作电压时工作电流典型值7μA,到达终止放电后耗电仅0.2μA;有过充、过放、过流保护,并有延时以免瞬态干扰;过放电电压2.4V,精度±3.5%;小尺寸5管脚SOT-23封装;工作温度范围-20~+80℃. DW01组成的单节锂离子电池保护电路上图,其内部结构简化图及外部元器件图如下图所示.V1为控制放电的MOSFET,V2为控制充电的MOSFET,R1、C1用来消除充电器输入电压的纹波及干扰电压,R2为防止充电器电源接反时保护CS端的电阻,R3为V2的偏置电阻,FU为保险丝,BATT+及BATT-为电池组的正极和负极(此保护器电路置于电池中).在正常充、放电时,V1、V2都导通.充电电流从BATT+流入,经保险丝向电池充电,经V1、V2后由BATT-流出.正常放电时,电流由BATT+经负载RL(图1中未画出)后,经BATT-及V2、V1流向电池负极,其电流方向与充电电流方向相反.由于V1、V2的导通电阻RDS(ON)极小,因此损耗较小.几种保护的工作状态如下:1．过充电保护P1为控制过充电的带滞后的比较器,R6、R7组成分压器接在锂离子电池两端,其中间头检测电池的电压并接在R1的同相端,P1的反相端接1.2V基准电压.充电时电池电压低于过充电阈值电压时,P1的反相端电压大于同相端电压,P1输出低电平,使Q1导通,V2的偏置电阻R3有电流流过使V2也导通(V1在充电时是导通的),这样形成充电回路.当充电到达并超过充电阈值电压时,P1同相端电压超过1.2V,P1输出高电平,经100ms延时后使Q1截止,R3无电压使V2截止,充电电路断开,防止过充电.2．过放电保护过放电保护电路是由R4、R5组成的分压器、带滞后的比较器P2、100ms延时电路、或门及由Q2、Q3组成的CMOS输出电路组成.当电池放电达到2.4V 时,P2输出高电平,经延时后使OD输出低电平,V1截止,放电回路断开,禁止放电.3．过流保护以放电电流过流保护为例,CS端为放电电流检测端,它连续地检测放电电流.这是利用CS端的电压VCS与放电电流IL有一定关系,如上图所示.如果把导通的V1、V2看做一个电阻,即RV1DS(ON)及RV2DS(ON),则放电回路如上图的虚线所示.若忽略R2上极小的压降,则VCS对地的电压为:VCS=[RV1DS(ON)+RV2DS(ON)]×IL即VCS与放电电流IL成比例.过流保护电路由比较器P3、延时电路或门等组成.若放电电流超过设定阈值而使VCS超过0.2V,则P3输出高电平,其结果与过放电情况相同使V2截止,禁止放电.该器件尚有其他功能,这里不再介绍.有的电路图将CMOS集成在一片芯片中,电路形式如下:BOM如下:。
单节18650锂电池保护板的工作原理图
18650锂电池保护板大都是采用专用的锂电池保护IC及贴片MOSFET设计的，这种保护板具有 过充、过放及电池短路保护功能。下面我们介绍一下单节18650锂电池保护板的工作原理。
锂电池保护板电路原理图。 图中的DW01是一款单节锂电池专用的保护IC，采用该IC配合贴片MOSFET即可实现单节锂电 池的过充电、过放电及电池短路保护功能。M1、M2是两个低阈值电压的N-MOSFET，这里作 为电子开关使用。一般锂电池保护板上大都采用8205双MOSFET（其内部有两个相同的NMOSFET）。 正常工作时，DW01的OD、OC端皆为高电平，M1、M2导通，此时锂电池的负极与保护板的 BAT－端是直通的，保护板有电压输出。当锂电池出现过放电时，DW01的OD端输出为 0V，M1截止，此时锂电池负极与保护板的BAT－端断开，保护板无电压输出。当锂电池出现过 充电时，M2截止，这样将停止对锂电池的充电。当锂电池出现短路时，8205内部的MOSFET也 会截止，从而关闭输出，使保护板无电压输出。 上图为一个18650锂电池的保护板，从图中可见保护板由DW01、8205及少量贴片阻容元件构 成。其与18650锂电池的连接方法如图所示，保护板一般都装在锂电池的负极处。
串锂电池保护板详细设计说明
7串锂电池保护板详细设计说明一、技术指标•最大工作电流：15A•过充保护电压：4.25V•过充恢复电压：4.15V•过放保护电压：2.8V•过放电恢复电压：3V•睡眠电压：2.5V•均衡误差：50mV•均衡电流：100mA•放电保护电流：25A•放电过流保护延时：10ms•充电保护电流：5A•充电过流保护延时：10ms•短路保护电流：60A•短路保护延时2ms•充电/加负载唤醒•充放电温度保护：留功能接口•睡眠静态电流：10uA•保护器内阻：＜15毫欧•参考尺寸：L80*W58*H27mm二、方案选择根据以上的指标，选择intersil公司的电池管理芯片ISL9208作为模拟前端芯片，控制器芯片使用PIC公司的PIC16F688单片机。
框图如下图所示：图1、结构框图功能模块主要包括：1.模拟前端2.充放电采样电阻及开关3.单片机4.唤醒电路5.单片机外围接口三、模块说明1.模拟前端模拟前端芯片使用intersil公司的ISL9208,它是针对5-7串的电池管理芯片。
提供完善的过流保护电路、短路保护电路、3.3V稳压器、电池均衡控制电路、电池电压转换和冲放电FET驱动功能；同时过流保护和短路保护的电流值及延时时间均可编程；控制器可以通过I2C接口设置各寄存器的值。
ISL9208通过使用内部的模拟开关，为带有AD转换的微控制器提供电池电压和内外温度管理。
芯片特点有：•软件可编程过流阈值和保护时间。
•快速短路保护•三种场效应管控制方式> 背对背的充放电MOS控制> 单一放电MOS控制> 充放电MOS单独控制•集成充放电MOS驱动电路• 3.3V稳压输出，精度是10%•I2C 接口•内部集成均衡MOS,最大均衡电流200mA。
•可编程上升沿或下降沿唤醒•睡眠电流＜10uA•工作电压2.3V〜4.3V （不适合磷酸铁锂）2.充放电采样电阻及开关充放电的采样电阻使用康铜丝制作。
放电端采样电阻为4毫欧，使用2根1.2mm的康铜丝并联而成。
保护板设计参数
~锂电池保护板~主要技术参数有如下几个：
过充保护、过放保护、过流保护、短路保护、温度保护、内阻、功耗等。
每个主要参数下面又细分了许多参数，详细请看下面的列表：
1 过充保护：过充电检测电压、过充电检测延迟时间、过充电解除电压。
过充保护解除方式。
2 过放保护：过放电检测电压、过放电检测延迟时间、过放电解除电压。
过放保护解除方式。
3 过流保护：（充电过电流保护电流、充电过流检测延迟时间、充电过流解除延迟时间）、放电过电流保护电流、放电过流检测延迟时间、放电过流解除延迟时间。
放电过流保护解除方式。
4 短路保护：保护条件、外部电路短路、检测延迟时间、保护解除延迟时间，解除方式。
5 温度保护：温度保护条件
5 温度保护：保护解除条件
6 内阻：主回路导通电阻
7 功耗：电路休眠时消耗电流、电路工作时消耗电流。
3串4串5串电动工具锂电池保护板设计方案
R0603
R18
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R46
R0603
R60
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R61
R0805
R17
7
103 47K 104 5.1M 105 5.1M 106 1nF/200V 107 222P/1kV 108 5V 109 Y222P 250AC 110 100uF/10V 111 22UF/50V 112 47UF/16V 113 470UF/25V 114 100uF/50V 115 SBR20U150 116 debug 117 1N4148 118 1N4148 119 1N4148 120 DNP3056 121 2N3904 122 2N3904 123 2N3904 124 2N3906 125 2N7002 126 2N7002 127 2N7002 128 2N7002 129 2SC1815 130 AP431 131 15mH 2A 132 TOP260YN 133 STM8S103F3 134 TRAN-8 135 224P/275VAC 136 224P/275VAC
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21 471P 22 0.1uF 23 0.1uF 24 0.1uF 25 104P/50V 26 104P/50V 27 10nF 28 1uF 29 12V 30 7V 31 7V 32 DL4937 33 FR107 34 FR107 35 FR107 36 FR107 37 P6KE250 38 LM324 39 Green 40 RED 41 250VAC 5A 42 4A800V 43 14D471 44 45 46 100k 47 100K 48 100K 49 100K 50 100k 51 100R 52 10K 53 10k 54 10K 55 10K 56 10K 57 10K 58 10k 59 10k 60 10K 1% 61 10K 1%