锂离子电池保护电路基本知识问答

1锂离子电池保护电路基本知识问答1．什么是锂离子电池保护ic？答：在锂离子电池使用过程中，过充电、过放电对锂电池的电性能都会造成一定的影响，为避免使用中出现这种现象，专门设计了一套电路，并用微电子技术把它小型化，成为一个芯片，该芯片俗称锂电池保护ic。2．保护ic外形是什么样的？答：保护ic外形常用的有两种：一种称为SOT-23-5封装。另一种较薄,称TSSOP-8封装。21.13．Ic内部有些什么电路，能大概介绍一下吗？答：ic内部的简化的逻辑图如下：其各个端口的功能简述如下：VDD：1。IC芯片电源输入端。2．锂电池电压采样点。VSS：1。IC芯片测量电路基准参考点。2．锂电池负极和IC连接点。DO：IC对放电MOS管的输出控制端CO：IC对充电MOS管的输出控制端VM：IC芯片对锂电池工作电流的采样输入端VDDVSS过充电压检测过放电压检测延时电路过电流检测短路检测VMDOCO3从简化的逻辑图可见：电池过充电、过放电，放电时电流过大（过电流），外围电路短路，该ic都会检测出来，并驱动相应的电子器件动作。4．Ic有哪些主要技术指标？答：1）过充电检测电压：VCU4.275±25mv（4.254.2754.30）2）过充电恢复电压：VCL4.175±30mv（4.1454.1754.205）3)过放电检测电压：VDL2.3±80mv(2.222.32.38）4)过放电恢复电压：VDU2.4±0.1mv(2.32.42.5)5)过电流检测电压：VIOV10.1±30mv(0.07V0.10.13V)VIOV20.5±0.1mv(0.40.50.6)6)短路检测电压：VSHORT-1.3V(-1.7-1.3-0.6)7)过充电检测延时：tcu1s（0.512）8)过放电检测延时：tdl125ms（62.5125250）9)过流延时：TioV18ms（4816）TioV22ms（124）10）短路延时：Tshort10us（1050us）11）正常功耗：10PE3uA（136uA）12）静电功耗：1PDN0.1uA5．锂电池保护电路的PCB板上，除了保护ic外，还需要哪些元件，才能组成一个完整的保护PCB？答：还需要作为开关功能用的两只场效应管、若干电阻、电容。6．场效应管是什么样子？答：场效应管也称MOSFET，在锂电池保护PCB上，都是成对使用，因此制造商把两只独立的MOSFET封装在一起，其外形通常也有两种：一种是SOP-8封装。见下图：4其内部接法如下图：另一种封装较薄,称TSSOP-8。其内部接法如下：7．MOSFET在电路中起什么作用？它是怎样工作的？答：MOSFET通常有三只脚，分别称为漏极D、源极S、栅极G。它在电子线路中的功能可用下图简单说明。5D简言之，MOSFET在电子电路中可把它看作是一只特殊的开关。当栅极G得到了一个高电平，右图的开关就闭合；电流在D.S之间通过。当栅极G得到的不是高电平，而是低电平，则D.S之间开关看作开路，电流不能通过。8．常听人说MOSFET的内阻是多少、多少，到底什么是MOSFET的内阻？答：如上图所示，D.S之间的开关闭合时总存在一定的电阻，这个电阻相当于MOSFET的内阻，一般这个电阻很小，都在10~30mΩ之间。可见，电流通过MOSFET，由于存在内阻，根据欧姆定律，必然存在电压降，从而损耗掉一部份电能，可见MOSFET的内阻应越小越好。9．除内阻外，MOS管还有哪些主要技术指标？答：MOS管有以下主要技术指标：1）漏源极耐压值：VDSS20V2）漏栅极耐压值：VDGR20V3）栅源极耐压值：VGSS12V4）漏极最大电流IDDC6APolse24A5）漏源极内阻RDSVGS2VID3A22mΩ——45mΩVGS2.5VID3A19mΩ——30mΩVGS4VID3A16mΩ——20mΩ10．你能较完整地介绍一下保护PCB的工作原理吗？答：保护PCB的完整电原理图如下：6ΩICDOCO上图中B是电池，P+、P-是电池块接充电器电源或与手机相接的正负极。充电状态：充电时，充电电流由P+进入→B+→MOS1→MOS2→P-。在充电的同时，ic通过Vcc和R1对电池连续进行测量。当检测到电池电压充电到4.2V时（这个电压随不同ic而异），ic内的过充电检测电路将检测到的这个信号并将它转换1S过充电状态125ms充电器接入过放电状态IC休眠状态（0.1UA）IC工作状态（3UA）T电池电压VCU(4.275V)VCL(4.175V)VDU(2.4V)VDL(2.3V)保护IC工作时序图7成一系列的电平信号，其中的一个低电平信号传送到ic的输出端CO，促使MOS2关断，从而终止充电。放电状态：放电时，放电电流从电池正极B+→P+→负载（手机）→P-→MOS2→MOS1→B-在放电的同时，ic内的过放检测电路连续测量电池两端的电压，当电池电压随着用电时间的加长而下降到2.3V时（这个电压值随不同的ic而异），该检测电路输出信号，使输出端DO为低电平，从而使MOS1关断，终止电池放电。在某种特殊情况下，如果电池放电时，电流大于某一额定值，ic内的过电流检测器会输出一个低电平信号到DO端，使MOS1在5~15ms的时间内关断（这个值随不同的电流和不同的MOS管内阻而异）。在极端情况下，P+、P-端发生短路，则ic内部的短路检测电路，将会检测到这个信号，并将这个信号转换成低电平，输出到DO端，从而使MOS1在10~50us的时间内关闭，从而切断电路。11．ic的功耗是怎么回事？怎样测量？答：ic是一个完整的电子线路，它在工作时要消耗掉一部份电能，当电池块在手机中工作时，ic将从锂电池中以吸取电能，可见，要求ic的功耗越小越好。ic的功耗是用消耗的电流来度量的，一般这个电流值在3~6uA之间。由电原理图可见，ic通过电阻R1，从电池中吸取电流，因此只要测量出R1两端的电压降V1，根据欧姆定律可算得ic的功耗，电流值为I=V1/R1。12．一般的电池块有四个输出端（四个弹簧片接点），能介绍一下各自的功能吗？答：一般的电池块外露有四个簧片接点，其中两点是P+、P-，另外两点各有不同。见下图：识别电阻识别电阻电池块电池块IO上左图中，NTC是接热敏电阻的端点，（该电阻紧贴锂电池，便于检测电池温度），另一点是接识别电阻的端点IR。在高档一些的手机中，识别器件是一个ROM片2502（或其它），见图中虚线所示。上右图中与左图类似,仅少了一个热敏电阻NTC。13．锂电池的保护PCB板有互换性吗？8答：答案是否定的，主要原因是：1）不同的锂电生产厂生产的锂电的性能不一，从而所选用的ic也不一样，主要指过充电检测电压。2）采用不同的MOS管由于其内阻不一，所以根据工作电流应选用不同的ic。3）识别电阻不一样。14．保护电路的发展方向怎样？答：一。向更小型化发展。1．MOS和ic封装在一起称MCP（MuItichippackage）DOCO2．MOS、ic、电阻、电容全部封装在一起称COB（ChipOnBoard）μPA18559R、C元件ic印制板绝缘胶封装MOS二．二次保护电路在实际使用锂电池保护电路中，人们发现，由于某些电子元器件的失效，导致整个保护电路失效，从而给锂电池的安全使用带来一些隐患。为此，人们在原来保护电路的基础上，又加了一重保护电路，这种保护电路称二次保护电路，而把原来的保护电路称为一次保护电路。二次保护电路主要有以下两种方案。A．用二套ic1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:7-May-2001SheetofFile:D:\张子生\双层2.SCHDrawnBy:R1510RR21KC10.1uFP+P-U3电池B-B+C20.1uFR3510RU4VCCVSSDOCOVMU1S-8241AAAMC-GAA-T2VCCVSSDOCOVMU2S-8241AACMC-GAC-T2R41K一次保护二次保护B．用电压检测器和特殊熔断丝组成二次保护电路。10电压检测保险丝以上是一节锂电池保护电路的基本概念，2、3、4节的锂电池保护电路与此类似。见下图。11谢谢！D:\ZHANGZ~1\LPB\LPB01\LPB01.SCHLPB01SchematicdiagramLBCO,.LTDScaleQuantityMatierialTypePages:No.ApprovedCheckDrawingDesignMarkNumSignDateDateDateDateDateFileNo.SENS1DO2CO3VM4Vss5ICT6VC7Vcc8U1S823212345678U2TPC8204P+P-R11KBAT1+BAT1-ANDBAT2+BAT2-R21KC10.22uFC20.22uFC40.1uFR31KR41KR51MS1S2G1G2D1D2D1D21212345678U2CEM942412345678U3CEM9424B1+B1-2B2-3GNDP+Q1BC847ALT1R1100RR2100RR3100RR5100RR6100RR111MRR91MRC1C2C3C50.1uFC60.1uFC70.001uFC80.1uFR101MRP-R121MRR131MR12345678910OVN.C11121314151617181920N.CN.CN.CN.CN.CCSDCGHCDCCOLCOVGNDSELCONV1V2V3V4VCCU1MM1414C1~C3：0.1uF1312345678U2CEM942412345678U3CEM9424B1+B1-2B2-3B3-4GNDP+U4BC847ALT1RESETR1100RR2100RR3100RR4100RR5100RR6100RR71MR81MR91MC10.1uFC20.1uFC30.1uFC40.1uFC50.1uFC60.1uFC70.001uFC80.1uFR101MR111MR121M12345678910111213141516VCCv1v2v3v4N.CN.CN.COVCSDCHGPFCDCCOLCOVGNDU1MM129414