锂电池保护芯片原理

锂电池保护原理

锂电池保护板就是对串联锂电池组得充放电保护;在充满电时能保证各单体电池之间得电压差异小于设定值(一般±2０mV),实现电池组各单体电池得均充,有效地改善了串联充电方式下得充电效果；同时检测电池组中各个单体电池得过压、欠压、过流、短路、过温状态，保护并延长电池使用寿命；欠压保护使每一单节电池在放电使用时避免电池因过放电而损坏。

成品锂电池组成主要有两大部分,锂电池芯与保护板,锂电池芯主要由正极板、隔膜、负极板、电解液组成;正极板、隔膜、负极板缠绕或层叠,包装,灌注电解液,封装后即制成电芯，锂电池保护板得作用很多人都不知道，锂电池保护板，顾名思义就就是保护锂电池用得,锂电池保护板得作用就是保护电池不过放、不过充、不过流,还有就就是输出短路保护。

01锂电池保护板组成

1、控制iｃ,

2、开关管,另外还加一些微容与微阻而组成。控制iｃ作用就是对电池得保护,如达到保护条件就控制ｍos进行断开或闭合（如电池达到过充、过放、短路、过流、等保护条件),其中mｏs管得作用就就是开关作用，由控制ic开控制。锂电池(可充型)之所以需要保护,就是由它本身特性决定得。由于锂电池本身得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得保护板与一片电流保险器出现。锂电池得保护功能通常由保护电路板与ＰTＣ协同完成，保护板就是由电子电路组成,在-40℃至+85℃得环境下时刻准确得监视电芯得电压与充放回路得电流。

02保护板得工作原理

1、过充保护及过充保护恢复

当电池被充电使电压超过设定值VC(４、２5－4、35V,具体过充保护电压取决于IC)后,VD1翻转使Cout变为低电平,T1截止，充电停止、当电池电压回落至ＶCＲ(3、８-4、１Ｖ,具体过充保护恢复电压取决于IＣ）时，Cout变为高电平,T1导通充电继续, VCR必须小于ＶC一个定值,以防止频繁跳变。

2、过放保护及过放保护恢复

当电池电压因放电而降低至设定值VD(２、3-２、5V,具体过充保护电压取决于IC)时, VD2翻转,以短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止，当电池被置于充电时,内部或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。

3、过流、短路保护

当电路充放回路电流超过设定值或被短路时,短路检测电路动作,使MOS管关断,电流截止。

03保护板主要零件得功能介绍

R1:基准供电电阻；与IC内部电阻构成分压电路，控制内部过充、过放电压比较器得电平翻转；一般在阻值为33０Ω、470Ω比较多;当封装形式(即用标准元件得长与宽来表示元件大小，如０40２封装标识此元件得长与宽分别为1、0mm与０、5ｍm）较大时，会用数字标识其阻值,如贴片电阻上数字标识４７3, 即表示其阻值为47０00Ω即４７ＫΩ(第三位数表示在前两位后面加0得位数)。

R2:过流、短路检测电阻;通过检测VＭ端电压控制保护板得电流，焊接不良、损坏会造成电池过流、短路无保护,一般阻值为１KΩ、2KΩ较多。

Ｒ3：IＤ识别电阻或ＮTC电阻(前面有介绍)或两者都有。

总结:电阻在保护板中为黑色贴片,用万用表可测其阻值，当封装较大时其阻值会用数字表示，表示方法如上所述,当然电阻阻值一般都有偏差,每个电阻都有精度规格，如1０KΩ电阻规格为+/－5％精度则其阻值为9、5KΩ－10、5ＫΩ范围内都为合格。Ｃ1、C２:由于电容两端电压不能突变,起瞬间稳压与滤波作用。总结:电容在保护板中为黄色贴片,封装形式0４０２较多，也有少数0６０3封装(1、6ｍm长,0、8mm

宽)；用万用表检测其阻值一般为无穷大或MΩ级别;电容漏电会产生自耗电大,短路无自恢复现象。FUSE:普通FUSE或PTC(PｏsｉｔivｅＴemperaturｅCｏｅffici ｅnt得缩写,意思就是正温度系数)；防止不安全大电流与高温放电得发生,其中ＰTC 有自恢复功能。

总结：ＦＵSＥ在保护板中一般为白色贴片,LITTＥ公司提供FUSE会在FUSE上标识字符D-Ｔ,字符表示意思为FUSＥ能承受得额定电流,如表示D额定电流为0、25A,S 为4A，Ｔ为5A等。

U1：控制IC;保护板所有功能都就是IC通过监视连接在VＤＤ-VSＳ间得电压差及VM－ＶSS间得电压差而控制Ｃ-MOS执行开关动作来实现得。

Coｕｔ:过充控制端;通过MＯS管T2栅极电压控制ＭOS管得开关。

Dout:过放、过流、短路控制端；通过MOＳ管Ｔ1栅极电压控制MOS管得开关。VM:过流、短路保护电压检测端;通过检测VM端得电压实现电路得过流、短路保护

(U(ＶＭ)=I＊R（MＯSFET))。

总结:IC在保护板中一般为6个管脚得封装形式，其区别管脚得方法为:在封装体上标识黑点得附近为第１管脚,然后逆时针旋转分别为第2、3、4、5、6管脚;如封装体上无黑点标识,则正瞧封装体上字符左下为第1管脚,其余管脚逆时针类推)C－ＭOＳ:场效应开关管；保护功能得实现者;连焊、虚焊、假焊、击穿时会造成电池无保护、无显示、输出电压低等不良现象。

总结:CMOS在保护板中一般为８个管脚得封装形式,它时由两个MOS管构成,相当于两个开关,分别控制过充保护与过放、过流、短路保护;其管脚区分方法与ＩC一样。

在保护板正常情况下,Vdd为高电平,Vｓs、VM为低电平,Doｕt、Cｏｕt为高电平；当Vdd、Vss、VM任何一项参数变换时,Doｕt或Cout得电平将发生变化，此时MOＳFET执行相应得动作（开、关电路),从而实现电路得保护与恢复功能。

０4保护板常见不良分析

一、无显示、输出电压低、带不起负载:

此类不良首先排除电芯不良(电芯本来无电压或电压低),如果电芯不良则应测试保护板得自耗电,瞧就是否就是保护板自耗电过大导致电芯电压低。如果电芯电压正常，则就是由于保护板整个回路不通（元器件虚焊、假焊、FＵSE不良、PCＢ板内部电路不通、过孔不通、ＭＯS、IC损坏等)。具体分析步骤如下:

(一)、用万用表黑表笔接电芯负极,红表笔依次接FUSＥ、Ｒ1电阻两端,IC得Vdd、Ｄout、Couｔ端，P+端（假设电芯电压为3、8V),逐段进行分析，此几个测试点都应为3、8V。若不就是，则此段电路有问题。