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    锂电池的保护板基础知识

    作者: 点击:305 发表时间:2022-02-17

    信息摘要:

    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

    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。

    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330Ω、470Ω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47000Ω即47KΩ(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 ,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,起瞬间稳压和滤波作用。总结:电容在保护板中为黄贴片,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(Positive Temperature Coefficient的缩写,意思是正温度系数);防止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0.25 A,S为4A,T为5 A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。

    总结:IC在保护板中一般为6个管脚的封装形式,其区别管脚的方法为:在封装体上标识黑点的附近为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,则正看封装体上字符左下为1管脚,其余管脚逆时针类推)C-MOS:场效应开关管;保护功能的实现者 ;连焊、虚焊、假焊、击穿时会造成电池无保护、无显示、输出电压低等不好现象。

    总结:CMOS在保护板中一般为8个管脚的封装形式,它时由两个MOS管构成,相当于两个开关,分别控制过充保护和过放、过流、短路保护;其管脚区分方法和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的电平将发生变化,此时MOS FET执行相应的动作(开、关电路),从而实现电路的保护和恢复功能。