保护基础知识-141010

锂离子电池保护板内容保护的认识1保护板各元器件的介绍2保护板的工作原理3保护IC选型4常见问题分析5锂离子电池使用注意事项61保护板的认识符号说明符号说明P+接电池输出/充电输入的正端B+接电芯的正极P-接电池输出/充电输入的负端B-接电芯的负极TH热敏电阻端[Thermistor]ID识别电阻或码片端[Instructiondecoder]NC无连接[Connectionless]1.保护板的由来：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保护板出现。2.保护板常用符号的识别：1.保护板的认识3.保护板的组成:保护板一般由控制IC．MOSFET开关．电阻．电容．PCB板及辅助器件FUSE．NTC、ID存储器等，如下图示：电容控制ICPCB板电阻MOSFET一般保护板的组成1.保护板的认识2保护板各元器件的介绍2.保护板各元器件的介绍序号名称代码1电阻R2电容C3保护IC/4MOSFET/5二极管D6PTC/7FUSEF起到类似开关的作用.主要起到整流作用.电流保护器件.电流和温度保护器件.作用一般起到分压和限流的作用.主要起到滤波和延时的作用.一种控制器件,即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.(一).在保护线路中作用序号名称代码1电阻R2电容C单位换算1MΩ=1000KΩ=106Ω=109mΩ1F=1000mF=106uF=109nF=1012Pf(二).单位换算(三).简要介绍1.电阻:按封装方式可分为：插件和贴片等；贴片按其规格又可分为0402、0603、0805、1206等；按类型分为：固定电阻、可变电阻、热敏电阻和保险电阻等固定电阻可变电阻(电位器)热敏电阻保险丝电阻2.保护板各元器件的介绍A.贴片电阻:a前两位表示有效数字,第三位表示零的个数：如：103（10×103）Ω=10KΩ其标法为：[常用]b文件符号R[K、M]前面的数字表示的是整数阻值，后面的小数点表示的是小数阻值：如：0R30.3Ω1K81.8KΩ3M33.3MΩB.插件电阻(主要为色环法)：103第一位有效数字第二位有效数字倍乘数(加0的个数)允许误差2.保护板各元器件的介绍颜色第一环第二环第三环允许误差黑00100棕11101±1%红22102±2%橙33103黄44104绿55105±0.5%蓝66106±0.2%紫77107±0.1%灰88108白99109金10-1±5%银10-2±10%黄紫红金例如：47×102=4700Ω=4.7KΩ误差为:±5％d其它标法：略色环电阻:2.保护板各元器件的介绍A.贴片电容:略B.插件电容:一般电容本体上标有“”负号,表示负极,即管脚长的一端为正极.2.电容:按封装来分:可分为贴片电容、插件电容等；按材料分为：空气介质电容、纸介电容、陶瓷电容、云母电容、钽电解电容、独石电容等；按用途特性分为：固定电容、可变电容、电解电容等；-+电解电容固定电容可变电容2.保护板各元器件的介绍3.保护IC:上述图中的阿拉伯数字表示的就是元件管脚的排列序号。目前我司常用的是5只管脚和6只管脚的保护IC:123456123456123456123454.MOSFET:目前我司常用的是8只管脚的MOSFET:712345681234756821346578上述图中的阿拉伯数字表示的就是元件管脚的排列序号。2.保护板各元器件的介绍5.PTC2.保护板各元器件的介绍PTC是Positivetemperaturecoefficient的缩写，意即正温度系数电阻，（温度越高，阻值越大），可以防止电池高温放电和不安全的大电流的发生，即过流保护作用。PTC器件采用高分子材料聚合物，通过严格的工艺制成，由聚合物树酯基体及分布在里面的导电粒子组成，在正常情况下，导电粒子在树酯中构成导电通路，器件表现为低阻抗，电路中有过流发生时，流经PTC的大电流产生的热量使聚合物树酯基体体积臌胀，因而切断导电粒子间的连接，从而对电路的过流起保护作用。当故障解除后，方可自动恢复到初始状态，保证电路正常工作。通路断路受热基体膨胀故障解除基体恢复初始状态3保护板的工作原理3.保护板的工作原理1.导通电阻：定义：当充电电流为500mA时，MOS管的导通阻抗。单节电芯保护板通常在60mΩ，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，电流经保护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10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。4、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度能安全工作,能经受±15KV的非接触ESD静电测试.保护板几项实用指标3.保护板的工作原理单节保护板原理图VDDVSSDOCOVMDPUR1C1R2R412345612345678MB+B-P+P-IDR3NTC2C3F如图中，IC由电芯供电，电压在1.5v－10v均能保证可靠工作。3.保护板的工作原理电池电压在过放电检出电压以上（2.75V以上），过充电检出电压以下（4.3V以下），VM端子的电压在充电器检出电压以上，在过电流/检出电压以下（OV）的情况下，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MOS管，DO、CO端都为高电平，MOS管处导通状态，这时可以自由的充电和放电；当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V)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)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续，VCR小于VC一个定值，以防止电流频繁跳变。过充保护3.保护板的工作原理IC电量过放控制过充控制+-充电3.保护板的工作原理IC电量过放控制过充控制+-充电3.保护板的工作原理IC电量过放控制过充控制+-充电4.25-4.35V3.8-4.1V3.保护板的工作原理当电池电压因放电而降低至设定值VD（2.3-2.5V）时，VD2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。过放保护3.保护板的工作原理电量过放控制-IC+放电LOAD3.保护板的工作原理电量放电IC+LOAD3.保护板的工作原理电压-放电2.3-2.5VIC+LOAD3.保护板的工作原理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（T2）关断，电流截止。过流、短路保护3.保护板的工作原理IC电流门限-放电3.保护板的工作原理IC过放控制过放控制+-放电电流门限3.保护板的工作原理4保护IC选型1.参数以精工S-8261系列介绍4.保护板IC选型1.参数以精工S-8261系列介绍4.保护板IC选型2.收集整理IC芯片厂商4.保护板IC选型原理图：几乎一样！序号芯片厂商1精工2美上美3理光4安森美5富晶6日立7德普微8德州仪器TI9凌越科技10ITM11新德12中星微13SDC光大......3.IC选型关注点：4.保护板IC选型1）、过充电检测电压需要与使用的电芯匹配:常规电压体系的，选用4.2V--4.35V高电压体系，选用4.35V--4.50V磷酸铁体系，选用3.6V--3.9V等2）、过放电检测电压需要与使用的电芯匹配:3）、过电检测电压需要与需求工作电流匹配4)、0V充电功能300mAh以下的电芯，一般选用0V充电功能的IC5）、休眠功能现一般建议300mAh以下的电芯，选用带休眠功能的IC5常见问题分析1.无电压/电压很低1)电压表测试，以判定输出是否接反；2)内阻测试，以判定是否处于休眠状态；3)PACK拆解测试，测量电芯电压内阻，以判定电芯是否正常；4）检查电芯与保护板连接是否正常，是否有断裂，是否有接反；5）测量B-与DO端的电压是否正常，如不正常，检查IC线路；如正常，则MOSFET损坏可能性较大。6）检查各过孔导通是否正常。5.常见问题分析2.不充电1)电压表测试，以判定输出是否接反；2)内阻测试，以判定输出是否正常；如输出正常，则是保护板CO端信号输出有误，重点排此处原因；如输出不正常，则需要进行拆解测试;3)PACK拆解测试，测量电芯电压内阻，以判定电芯是否正常；如电芯电压过低时，将无法进行充电（1.5v，如选用0V可充电IC才可以。）；电芯电压过高时，可能已大于过充保护电压也不可以进行充电。4）检查电芯与保护板连接是否正常，是否有断裂，是否有接反；5）测量B-与CO端的电压是否正常，如不正常，检查IC线路；如正常，则MOSFET损坏可能性较大。6）检查各过孔导通是否正常。5.常见问题分析3、无内阻或内阻大a、无内阻：①检查MOS管的引脚有无焊接不良。②更换MOS管。b、内阻大：①探针是否接触不良或氧化。②检测电芯的内阻是否超出标准③保护板内阻是否超出标准。④电芯上有无多加镍片的现象。4、TH无内阻或内阻大①从测识别电阻焊盘的线路往回找,检查TH有无脱焊。②有无贴错电阻。③TH的支路是否短路。④TH的支路是否开路。5、无过流/过流大①检查过流检测脚的支路有无断开。②更换保护IC。5.常见问题分析6锂电池使用注意事项1、负载可能产生电压和电流,该电压和电流会反加在电池组合（含PCM）上,该电压和电流不能超过保护板自身反向耐压耐流值,过高电压或电流会损坏电池组合中的保护板.为防止电池组合可能发生的泄漏,发热,起火,请注意以下预防措施:☆电池组合外包装膜易被镍片,尖针等尖锐部件损伤,禁FQB止用尖锐部件碰伤电池.☆严禁将电池组合浸入海水或水中.☆禁止将电池组合在热高温源旁,如火,加热器等使用设备.☆充电时请选用锂铁电池专用充电器.☆禁止颠倒正负极使用电池组合.☆禁止将电池组合直接接入电源插座.☆禁止将电池组合丢入火或加热器中.☆禁止用金属直接将电池组合的正负极进行短路连接.☆禁止将电池组合与金属,如发夹,项链等一起运输或贮存.☆禁止敲击或抛掷,踩踏电池组合等.☆禁止直接焊接电池组合或电芯,禁止用钉子或其它利器剌穿电池组合或电芯.6.锂电池使用注意事项△禁止在高温下(直热的阳光下或很热的汽车中)使用或放置电池组合,否则可能会引起电池过热,起火或功能失效,从而导致电池组合寿命减短.△禁止在强静电和强磁场的地方使用,否则易破坏电池组合的安全保护装置,带来不安全隐患..△如果电池发生泄漏,电解液进入眼睛,请不要揉擦,应用清水冲洗眼睛,并立即送医院治疗,否则会伤害眼睛.△如果电池组合在使用或贮存中发出异味,发热,变色,变形,或者是在充电过程中出现任何异常现象,立即将电池从充电器或装置中移开,并停止使用.△如果电池组合的连接点弄脏,使用前应用干布抹净,否则可能会因接触不良而影响性能失效.△废弃之电池应用绝缘纸包住电极,以防起火,冒烟.△电池组合应当在室温下存放，应充到40%至60%的电量。为防止电池过放，建议每3个月进行一次充电，如储存时间超过一年，建议每年进行一次充、放电以激活电池。6.锂电池使用注意事项2、如何为新电池充电在使用锂电池中应注意的是，电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此，从我自己的实践来看，从一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的。对于锂电池的“激活”问题，众多的说法是：充电时间一定要超过12小时，反复做三次，以便激活电池。这种“前三次充电要充12小