锂电池保护板的基础知识及常见不良分析.docx

锂电池保护板的基础知识及常见不良分析锂电池保护板是对串联锂电池组的充放电保护； 在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值（一般20mV） ，实现电池组各单体电池的均充，有效地改善了串联充电方式下的充电效果；同时检测电池组中各个单体电池的过压、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，锂电池芯和保护板，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，锂电池保护板的作用很多人都不知道，锂电池保护板，顾名思义就是保护锂电池用的，锂电池保护板的作用是保护电池不过放、不过充、不过流，还有就是输出短路保护。01 锂电池保护板组成1、控制 ic，2、开关管，另外还加一些微容和微阻而组成。控制 ic 作用是对电池的保护，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 管的作用就是开关作用，由控制 ic 开控制。锂电池（可充型）之所以需要保护， 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。02 保护板的工作原理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 保护板主要零件的功能介绍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、过放电压比较器的电平翻转；一般在阻值为 330、470比较多；当封装形式（即用标准元件的长和宽来表示元件大小，如 0402 封装标识此元件的长和宽分别为 1.0mm 和 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 47000即 47K（第三位数表示在前两位后面加 0 的位数） 。R2：过流、短路检测电阻；通过检测 VM 端电压控制保护板的电流 ，焊接不良、损坏会造成电池过流 、短路无保护，一般阻值为 1K、2K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 10K电阻规格为+/5精度则其阻值为 9.5K 10.5K范围内都为合格。C1、C2：由于电容两端电压不能突变，起瞬间稳压和滤波作用。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 M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（Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正温度系数） ；防止不安全大电流和高温放电的发生，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 能承受的额定电流，如表示 D 额定电流为 0.25A，S 为 4A，T 为 5A 等。U1：控制 IC；保护板所有功能都是 IC 通过监视连接在 VDD-VSS 间的电压差及 VM-VSS 间的电压差而控制 C-MOS 执行开关动作来实现的。Cout：过充控制端；通过 MOS 管 T2 栅极电压控制 MOS 管的开关。Dout：过放、过流、短路控制端；通过 MOS 管 T1 栅极电压控制 MOS 管的开关。VM：过流、短路保护电压检测端；通过检测 VM 端的电压实现电路的过流、短路保护（U（VM）=I*R（MOSF