电池保护IC参数及工作原理介绍PPT
锂电池保护IC
由于锂电池的体积密度、能量密度高，并有高达4.2V的单节电池电压，因此在手机、PDA 和数码相机等便携式电子产品中获得了广泛的应用。
为了确保使用的安全性，锂电池在应用中必须有相应的电池管理电路来防止电池的过充电、过放电和过电流。
锂电池保护IC超小的封装和很少的外部器件需求使它在单节锂电池保护电路的设计中被广泛采用。
然而，目前无论是正向（独立开发）还是反向（模仿开发）设计的国产锂电池保护IC由于技术、工艺的原因，实际参数通常都与标准参数有较大差别，在正向设计的IC中尤为突出，因此，测试锂电池保护IC的实际工作参数已经成为必要。
目前市场上已经出现了专用的锂电池保护板测试仪，但价格普遍偏高，并且测试时必须先将IC焊接在电路板上。
因此，本文中设计了一个简单的测试电路，借助普通的电子仪器就可以完成对锂电池保护IC的测试。
锂电池保护IC的工作原理单节锂电池保护IC的应用电路很简单，只需外接2个电阻、2个电容和2个MOSFET，其典型应用电路如图1所示。
图1 锂电池保护IC的典型应用电路锂电池保护IC测试电路设计图2 锂电池保护IC测试电路根据锂电池保护IC的工作原理设计的测试电路如图2所示，图3详细说明了图2中模块B的电路。
模块A在测试过流保护时为CS引脚提供电压，模拟图1中的CS引脚所探测到的电压。
调整模块中的可变电位器可为CS引脚提供可变电源，控制其中的跳变开关可为CS提供突变电压。
模块B为电源，模拟为IC提供工作电压。
调整电路中的可变电位器R7可为整个电路提供一个可变电压，在测试过充电保护电压和过放电保护电压时使用。
控制模块中的开关S1的闭合为测试电路提供一个跳变电源，在测试IC的过充、过放和过流延迟时使用。
跳线端口P1、P2在测试IC工作电流时使用，在测试其他参数时将开关S2导通即可。
测试IC工作电流时，将电流表接在P1、P2上，将开关S2断开。
模块C是用2个MOSFET 做成的微电流源，在测试OD、OC输出高、低电平时向该引脚吸、灌电流，只要MOSFET 选择恰当，可以满足测试需要。
电池保护板工作原理
锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,常用的保护IC有8261,DW01+,CS213,GEM5018等，其中精工的8261系列精度更好，当然价钱也更贵。
后面几种都是台湾出的，国内次级市场基本都用DW01+和CS213了，下面以DW01+ 配MOS管8205A （8pin）进行讲解:锂电池保护板其正常工作过程为:当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。
此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。
此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。
2.保护板过放电保护控制原理:当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V，8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。
此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。
即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。
保护板处于过放电状态并一直保持。
等到保护板的P 与P-间接上充电电压后，DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第1脚输出高电压，使8205A内的过放电控制管导通，即电芯的B-与保护板的P-又重新接上，电芯经充电器直接充电。
3.保护板过充电保护控制原理:当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立即断开第3脚的输出电压，使第3脚电压变为0V，8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。
此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。
锂电池保护IC及MOS介绍
量
放电
+
-
LOAD
电
IC
量
放电
+
LOAD
此时放电MOS管关
IC
+
LOAD
放电 -
电 压
2.3-2.5V
过
过
放
充
控
控
制
IC
制
+
-
放电
电流 门限
此时放电MOS管关
S
控
制
IC
制
+
-
放电
电流 门限
单节保护 IC S8261
单节保护 IC S8261
单节保护 IC S8261
单节保护 IC S8261
3串4串保护IC S8254
3串4串保护IC S8254
3串4串保护IC S8254
3串4串5串保护IC R5432
3串4串5串保护IC R5432
3串4串5串保护IC R5432
3串4串5串保护IC R5432
MOS DMG6968(DIODES)
MOS DMG6968(DIODES)
MOS管
过
过
放
充
控
控
制
IC
制
电芯
+
-
充电
FUSE
过
过
电
放
充
控
控
制
IC
制
量
+
-
充电
过
过
电
放
充
控
控
制
IC
制
量
+
-
充电
过
过
电
锂电池保护IC及MOS介绍[优质ppt]
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MOS管
过
过
放
充
控
控
制
IC
制
电芯
+
-
充电
FUSE
过
过
电
放
充
控
控
制
IC
制
量
+
-
充电
过
过
电
放
充
控
控
制
IC
制
量
+
-
充电
过
过
电
放
充
控
控
制
IC
制
量
+
-
充电
过
过
电
放
充
控
控
制
IC
制
量
+
-
充电
过
过
放
充
控
控
制
IC
制
&#-4.1V
电 量
过
过
放
充
电
控
控
制
IC 制
量
放电
+
-
LOAD
3串4串保护IC S8254
3串4串保护IC S8254
3串4串5串保护IC R5432
3串4串5串保护IC R5432
3串4串5串保护IC R5432
3串4串5串保护IC R5432
MOS DMG6968(DIODES)
MOS DMG6968(DIODES)
MOS DMG8601(DIODES)
1）A级市场 注：A级市场的保护IC主要的生产商有精工、理光、美之美；MOSFET 主要的生产商有 AO、DIODES、 ST ；
充电电池保护IC的实现原理
充电电池保护IC的实现原理充电电池使用过程中，过充电、过放电和过电流是影响电池使用寿命和性能主要因素，充电电池保护IC通过保护环路有效监测并防止对电池产生损害。
本文将详细阐述保护IC实现原理以及此类IC发展趋势。
近年来，由于锂离子充电电池符合便携式电子产品在小型、重量轻及使用时间长方面要求，因而从移动电话和PDA等为代表便携式电子产品，到笔记本计算机、VTR等都开始大量采用锂离子充电电池。
然而，另一方面，锂离子充电电池需要过充和过放等保护，所以通常在电池包里必须放置保护回路。
本文将介绍锂离子充电电池保护用IC所产生作用，以及此类产品未来发展趋势。
锂离子充电电池保护IC功能在锂离子充电电池使用过程中，可能会由于使用者错误使用而造成过充，产生电池温度上升；其次，由于电解液分解而产生瓦斯，使其内部压力上升，以及金属锂等释出而造成有起火及破裂危险。
相反，在放电时，如果产生过放将会分解电解液，使得电池特性产生劣化。
为了避免过充及过放所产生安全性问题，并防止电池特性劣化，在锂离子电池包中采用了保护回路，如图1所示。
基本上，该保护回路由两个FET和专用IC(以下称为保护IC)构成。
保护IC负责监测电池电压，并控制两个FET栅极，而FET分别实现过充和过放控制功能。
a. 锂离子充电电池保护用IC基本功能关于锂离子充电电池保护，必须具有以下3个保护功能。
1. 过充监测 防止电池特性劣化、起火及破裂，确保安全性。
2. 过放监测 防止电池特性劣化，确保电池使用寿命。
3. 过电流监测 防止FET破坏，短路保护及确保搬运时安全性。
采用保护回路来实现以上三种保护功能，提高电池包安全性和可靠性。
b. 通常状态在通常状态下可以自由充放电，因此控制用FET都为接通状态。
为了有效地利用放电电流及充电电流，在FET里采用了小接通阻抗功率MOS管。
c. 过充电保护过充保护功能是指在达到某个电压(以下称为过充电检测电压)时，禁止由充电器继续充电。
锂电池保护IC应用培训资料
连接充电器即可解除保护。
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锂电池保护IC应池进充电时,电池电压会缓步上升，当电池电压不均衡的情况下其中有 一电池先充满达到4.2V时，此节平衡监控IC会动作、Cout的电平会由高电平转 为低电平（平衡电路控制MOS管采用PMOS由低电平开启），启动平衡电路分 流将部份电流分给前后端电池。
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锂电池保护IC应用培训资料
•延时电容内置
•外置延时电容 For过充电延时
•R5421 系列
•外部延时电容是针对过充来增加的.
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•R5426 系列
•针对过充部分内置计数器以及延时电容. •所以R5426不需要外部延时电容，如果需要 •不同的延迟时间Ricoh会给出不同的延迟时 •间来供选择：250ms,1s, or 5s. ( 1s ; Typ.)
锂电池保护IC应用培训资料
•延时电容内置
•外置延时电容 For短路延时
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•延迟时间：TYP. 200~400μs 锂电池保护IC应用培训资料
锂电池保护IC工作模式
Auto Release（自恢复） 版本
¡ 过充保护：
当充电器对电池进充电时,电池电压会缓步上升，当达到Vdet1时，保护IC会动 作、此时Cout的电平会由高电平转为低电平，使充电器无法继续对电芯进行充 电，从而达到保护效果。
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锂电池保护IC应用培训资料
IC保护原理
保护IC是通过监视VDD与VSS之间的电池电压以及V-和VSS 之间的电压差来进行控制充电和放电。电池电压在过充电电 压以下（Vdet1）并且在过放电电压以上（Vdet2）、V-端 电压在过充电电流检测电压以下（Vdet4）并且在过放电电 流检测电压以上（Vdet3）的情况下，进行充电和放电控制 的Mosfet均被打开。这被视为通常工作状态，可以自由的进 行放电和充电。
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4. 美之美(日本)系列
MM3077 (单节) ,MM1414 (3/4节)
5. 富晶(台湾)系列
DW01+，DW01-，FS312F，FS326系列(单节) 、FS3332 (双节) 6. 新德(台湾)系列
CS213 (单节) 7. 中星微(北京)系列
VM7021 (单节) 8. 士兰(杭州)系列
2020/3/15
基于DW01保护板电路
DW01内部框图
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锂电池保护装置的电路原理如上图所示，总体来讲主要是由电池保护控制 IC DW01和外接放电开关M1以及充电开关M2来实现。控制IC负责监测电池电 压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用， 当P+/P-端连接充电器，给电池正常充电时，M1，M2均处于导通状态；当控 制IC检测到充电异常时，将M2关断终止充电。当P+/P-端连接负载，电池正常 放电时，M1，M2均导通；当控制IC检测到放电异常时，将M1关断终止放电。
MOSFET主要参数 1. N沟、P沟 2. 内阻 3. 封装（TSSOP8 <简称薄片> 、SOP8<简称厚片>、SOT23-6等） 4. 耐电流 5. 耐电压
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1.3 电池保护板电路及原理
锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,保 护板有两个核心部件：一块保护IC，它是由精确的比较器来获得可 靠的保护参数；另外是MOSFET串在主充放电回路中担当高速开关， 执行保护动作。下面以DW01 配双NMOS管8205A进行讲解
SC451 (单节)
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电池保护IC 参数
锂电池保护电路主要由保护IC和MOS管构成 保护IC主要参数
1. 封装（常用如右图） 2. 过充电压 3. 过充释放电压 4. 过放电压 5. 过放释放电压 6. 耐压
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除了控制IC外，电路中还有一个重要元件，就是MOSFET，它在电路中起着开关 的作用，由于它直接串接在电池与外部负载之间，因此它的导通阻抗对电池的性能有 影响，当选用的MOSFET较好时，其导通阻抗很小，电池包的内阻就小，带载能力也 强，在放电时其消耗的电能也少。
该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能。
其工作原理分析如下：
1) 正常状态 在正常状态下电路中DW01的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个 MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的 导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。 此状态下保护电路的消耗电流为μA级
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1.2 常用电池保护IC及参数
常用电池保护IC
1. TI系列
BQ29700 (单节) 、 BQ294707 (2/4节) 、BQ771809 (2/5节)
2. 精工(日本)系列
S8261X (单节) 、S8232 X (双节) 3. 理光(日本)系列
R5400、R5402、R5421、R5426 (单节)
随着科技进步与社会发展，象手机、平板 、笔记本电脑、 MP3、MP4播 放器、PDA、 GPS、掌上游戏机、数码摄像机、智能穿戴、玩具等便携式设 备已越来越普及，这类产品中有许多是采用锂离子电池供电，锂电池具有放 电电流大、内阻低、寿命长、无记忆效应等被人们广泛使用。其市场容量已 经达到每月几亿只，甚至数十亿只。其安全性能也日益受到人们的广泛关注。
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2) 过充电保护 锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随
着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为 4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。电池在被充电过程中，如果充电器 电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继 续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致 电池损坏或出现安全问题。
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3、过放电保护 电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池
电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将 造成电池的永久性损坏
在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.5V（该值由控制IC决 定，不同的IC有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使M1 由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到 过放电保护作用。而此时由于M1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通 过该二极管对电池进行充电。 由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流 极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1μA
电池保护IC参数及工作原理介绍
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敖永广 2014-06-04 1
目录
电池保护ic参数及原理介绍
➢ 1.1 简介 ➢ 1.2 电池保护IC及参数 ➢ 1.3 电池保护板电路及原理 ➢ 1.4 实际产品应用 ➢ 1.5 电池保产品应用调试中的一些异常问题
分析2020Leabharlann 3/1521.1 简介
锂电池一般由电芯、保护板、外壳组成。在正常使用过程中，其内部进行 电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过 放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后，会严重影 响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大 后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路，那就 是池保护板，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关 断充、放电回路以防止对电池发生损害锂离子电池