锂离子电池保护板知识 [兼容模式]

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铁锂电池保护板知识

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5、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2.3V（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V1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 V1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。
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Байду номын сангаас
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下图为一个典型的锂电池保护电路原理图。
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磷酸铁锂电池充放电曲线
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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，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，随着充电恒压过程，电压会上升到3.6V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为根据正极材料不同，过程，电压会上升到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。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3.9V后继续后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过3.9V时，电池恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过时的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。在带有保护电路的电池中，当控制检测到电池电压达到检测到电池电压达到3.9V（该值由控制决在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到（该值由控制IC决不同的IC有不同的值有不同的值）脚将由高电压转变为零电压，定，不同的有不同的值）时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2由脚将由高电压转变为零电压由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二的存在，充电保护作用。而此时由于自带的体二极管的存在极管对外部负载进行放电。在控制IC检测到电池电压超过检测到电池电压超过3.9V至发出关断信至发出关断V2信极管对外部负载进行放电。在控制检测到电池电压超过至发出关断号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定通常设为1秒左右决定，秒左右，号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由决定，通常设为秒左右，以避免因干扰而造成误判断。以避免因干扰而造成误判断。

锂电池保护板基本知识

锂离子电池过充，过放的后果会是什么呢过充：电池内会产生大量气体，使内部压力迅速上升，倒致电池过放：缩短电池寿命，直接损坏致电池报废．
爆炸
锂电池之所以需要保护，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，因此锂电池的应用总要有一个保护电路，锂电池组件总会跟着一块精致的保护板出现。
IC
电量
过放控制
过充控制
+
-
充电
此时正常充电
IC
电量
过放控制
过充控制
+
-
充电
此时正常充电
IC
电量Biblioteka 过放控制过充控制+
-
充电
STOP
4.2-4.3V
3.8-4.1V
此时充电MOS关
2．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2.7V（磷酸铁锂一般为2.0-2.5V)时,其容量差不多已被完全放光,此时如果继续让电池对负载进行放电,将造成电池的永久性破坏. 在放电过程中,当控制IC检测到电池电压低于过放保护电压时,其”DO”脚将由高电压转为零电压,使MOS放电开关由导通转为断开,从切断放电回路,使电池无法对负载进行放电,起到过放电保护作用. 当各节电池电压高于过放恢复电压时，IC的”DO”脚将由零电压转为高电压,使MOS放电开关由断开转为导通,放电回路恢复正常。过放保护电压一般设置为: 三元锰酸锂为2.7-3.0V之间.磷酸铁锂为3.65-3.9V之间
IC
电流门限
-
放电
此时正常放电
IC
过流控制
+
-
放电
电流门限
此时放电MOS管关

锂离子电池保护板知识

Sensing dead
Normal state
Normal state
External control
Overdischarge
Normal state
Normal state external state
■ For overcurrent
CS pin
overcurrent
Current flows from CS pin
Load release
Sensing dead
Reset dead
DCHG pin
Normal state
overcurrent
Normal state
我司现主要产品：TCL、康佳、波导、科健、南方高科、恒基伟业、ATL、美国郎讯、3G、芬兰威玛等多款手机、掌上电脑的原装电池之设计生产。还成功的为美国休斯公司设计了卫星配件产品电源核心部件，为国内某军工企业设计开发了军用卫星定位系统电源部分多节电芯保护板，…
成，在-40℃至+85℃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。
电芯保护板
PTC
保护板通常包括控制IC、MOS开关及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全。
过
过
放
充
电
控
控
制
IC 制
量
放电
+
-
LOAD
过
过
放
充
电
控
控

锂电池保护板的基础知识普及

第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成锂电池（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协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即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。

保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。

其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。

NTC是Negative temperaturecoefficient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。

ID 存储器常为单线接口存储器，ID 是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。

可起到产品的可追溯和应用的限制。

二、保护板的主要作用一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。

第二章保护板的工作原理保护板的工作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠工作。

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。

锂电池保护板

1、离子电池保护板基本常识锂离子电池保护板的一些特点及应注意的地方：A：特点：（1）主要技术参数：a.过充保护电压b.过充实际电池电压c.过流保护电压d.过放保护电压e.过放恢复电压f.正常工作时自耗g.待机状态自耗电流（静态工作电流）h.短路保护时间（2）电池保护板所用主要元器件1)板材：PCB板，工艺分为：沉金，镀金，镀镍，喷锡，沉锡，其中以沉金板工艺最为复杂，成本略高：颜色一般分：绿油黑油，黄油。

板厚一般为：0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm 。

FPC板，电池保护板一般为单面板、双面板和四层板，笔记本电池保护板以双面板和四层板为主。

PCB板与FPC板，FPC板成本最高，是以很多厂家尽可能不做FPC板面改用PCB 板。

2)控制IC：中国日本理光、日本精工、美之美、摩托罗拉、台湾立崎、台湾富晶等以上IC中以日本理光、精工EC质量最为优良，也以它作为控制IC性能的标准。

是以价格相对就偏高，以台湾IC最差。

2、对于一般的客户而言，他们都没有要求保护板有NTC的。

-------解码IC根据情况不同，价格差别比较大。

3、单节锂电池保护原理介绍：锂电池由于其体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池、自放电率低…等优点被广泛应用在mpn当中，与镍氢电池相比，能量密度更高的锂电池在安全方面则显的更为重要。

所以，在锂电池的使用过程中，合理的保护线路是锂电池正常、安全工作必不可少的要求。

锂电池有锂金属电池、锂离子电池和锂聚合物电池之分；其中锂金属电池通常作为一次电池，也就是不可充电电池，其放电电流不大，应用也不是很广泛；目前我们常说的锂电池实际上是锂离子电池，也是目前应用最广泛的锂电池，锂聚合物电池是第三代锂电池，它的安全性能、能量密度、最大放电电流、对环境的污染等参数是目前三种锂电池中最优秀的，日后的发展趋势当是最好的，而且它的充电管理和保护部分几乎与现有的锂离子电池兼容应用起来很方便。

锂电池保护板基础知识通俗讲义

•保护板的作用就是保护和采集
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二、保护板的分类
按功能分一、硬件板：完全由硬件组成
功能简洁单一，只提供最基础的保护功能，保护参数由芯片固化，不可更改，电路简单稳定，应用广泛（参考精工、中颖规格书）二、软件板：保护芯片集成了硬件保护和软件编程
参数可调，带有数据采集、电量计和通讯功能
两者的最大区别就是参数可不可调，有没有通讯。
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二、保护板的分类
按结构分
电流生产的条件是？
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二、保护板的分类
按结构分电流生产的条件是：电源（供电的）负载（消耗电能的，包括各种元件器和导线）完整的电流回路电流的方向永远是从电源正极出发回到电源负极。
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二、保护板的分类
按结构分电池组的工作回路
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二、保护板的分类
按结构分所以，电池保护板发生了保护就是切断充电或者放电的回路。切断不同的位置以及采样电阻放置的位置就形成了不同的结构类。如下图，可简单分为正级保护（切断）、负极保护、正极采样（过流）、负极采样。
中颖的保护芯片，要求负载拔出了才恢复
四、保护板的工作原理
基本保护：
TI的保护芯片，要求电流降到恢复值以上即可恢复，不要求拔出。
四、保护板的工作原理
基本保护：短路保护：本质上是剧烈的过流保护，电流更大，延时时间更短。
延时时间是微秒级的，一般是100-500uS，即0.0001-0.0005S 在如此短的时间内检测到大电流就认为发生了短路，切断放电回路。
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二、保护板的分类
按结构分一、下图为最常见的负极保护同口、负极过流，正极直通，不经过保护板。
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二、保护板的分类
按结构分二、下图为正极保护同口、正极过流，负极直通，不经过保护板。但这种结构基本上不使用。

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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+85℃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。

恶劣的损坏

电芯
保护板
PTC

保护板通常包括控制IC、MOS开关及辅助器保护板通常包括控制IC MOS开关及辅助器件NTC、ID存储器等。

其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通使电芯与外电常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时它立刻控制MOS开关关断保护电芯的安时，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全。

NTC是Negative temperature coefficient 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。

ID是Identification 的缩写，即身份识别的意思它分为两种：一是存储器常为单线接的意思它分为两种：一是存储器，常为单线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信息；二是识别电阻两者可起到产品的可追溯和应二是识别电阻。

两者可起到产品的可追溯和应用的限制。

保护IC
PCB
电容
电阻
MOS管

1、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，因此保护板的MOS管开关导通时电阻要小单节电芯保护板通常要求<70 Ω 如太通时电阻要小，单节电芯保护板通常要求<70mΩ，如太大会导致通讯设备工作不正常，如手机在通话时突然断线、电接不通、声等现象。

线、电话接不通、噪声等现象。

2、自耗电流定义：IC工作电压为3.6V，空载状态下，流经保护IC的工作电流，一般极小. 保护板的自耗电流直接影响电池的待机时间，通常规定保护板的自耗电流小于20微安. 3、电流能力保护板作为锂电芯的安全保护器件,既要在设备的正常工芯 , 设作电流范围内,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. 5、机械性能、温度适应能力、抗静电能力保护板必须能通过国标规定的震动,冲击试验;保护板在40到85℃能安全工作能经受±15KV的非接触ESD静电测试 40到85℃能安全工作,能经受±15KV的非接触ESD静电测试.

MOS管
过
放
控
制
过
充
控
制
IC
+-
充电
FUSE
电芯
C 110
如图中，IC由电芯供电，电压在1.5v－10v均能保证可靠工作。

1、过充保护
(425-435V)后
当电池被充电使电压超过设定值V
C (4.25 4.35V)后，V D1翻转使Cout变为低电平，T 1截止，充电停止，当电池电
压回落至V (3.8-4.1V)时，Cout变为高电平，T
导通充CR ，，1电继续，V CR 小于V C 一个定值，以防止电流频繁跳变。

电
过放控制
过充控制
IC
量
+-
充电
电
过放控制
过充控制
IC
量
+-
充电
电
过放控制
过充控制
IC
量
+-
充电
电
过放控制
过充控制
IC
量
+-
充电
4
25435V
过放控制
过
充
控
制
4.25-4.35V
3.8-
4.1V IC电
量
+-
充电
2、过放保护
（23-25V）时当电池电压因放电而降低至设定值V D （2.3 2.5V）时，
V D2翻转，以IC内部固定的短时间延时后，使Dout变为低电平，T2截止，放电停止。

电过
放
过
充
量控
制
控
制
IC
-
+
放电
LOAD
电过
放
过
充
量控
制
控
制
IC
-
+
放电
LOAD
电
量
IC
+
LOAD
放电
电
量
IC
-
放电
+
LOAD
电
压
2.3-2.5V
IC
-
放电
+
LOAD
3、过流、短路保护
当电路放电电流超过设定值或输出被短路
时，过流、短路检测电路动作，使MOS管关断，电流截止。

电流
过放控制
过充控制
IC
门限
+-
放电
过
放
控
制
过
充
控
制电流IC
门限
+-
放电
1原理框图1、原理框图
同单节电芯一样，在多节电芯保护电路中，保护板同样必须能对电芯提供过充、过放、过流、短路等保护。

过放控过制
充控制
IC
-n节电芯
+
■
For overcharge
Charge OFF
Overcharge detection voltage
Cell voltage
Overcharge release voltage
OV pin(for pull up)Sensing dead
OV pin(for pull up)
Normal state Normal state Normal state
Overcharge
Normal state
■
For overdischarge Di h OFF Ch Cell voltage
Overdischarge
detection voltage Discharge OFF Charge start
Discharge resume
voltage detection voltage
CON pin
Sensing
DCHG pin
Sensing dead
Normal state Normal state Overdischarge Normal state
External control Normal state external state
■
For overcurrent
overcurrent
Current flows
from CS pin
Load release
CS pin
from CS pin
Sensing dead Reset dead
DCHG pin
Normal state overcurrent Normal state
我司现主要产品：TCL、康佳、波导、科健、南方高科、恒基伟业、ATL、美国郎讯、3G、芬兰威玛等
多款手机、掌上电脑的原装电池之设计生产。

还成功的为美国休斯公司设计了卫星配件产品电源
核心部件，为国内某军工企业设计开发了军用卫星定位系统电源部分多节电芯保护板，…
我们的技术优势：目前我们已成功开发了多至七节电芯的保护板、军用大功率充电电源、保护板测
试仪等具有高技术含量的产品，在保护板设计开发、智能测试仪器的开发方面走在国内同行的前列。

我们将本着“专业制造，服务及时”的经营理念力争为客户提供最好的服务。