保護板的構(gòu)成和主要作用

一、保護板的構(gòu)成

鋰電池（可充型）之所以需要保護，是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保險器出現(xiàn)。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC協(xié)同完成，保護板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流，即時控制電流回路的通斷；PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。

保護板通常包括控制IC、MOS開關(guān)、電阻、電容及輔助器件NTC、ID存儲器等。其中控制IC，在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導(dǎo)通，使電芯與外電路溝通，而當(dāng)電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時，它立刻（數(shù)十毫秒）控制MOS開關(guān)關(guān)斷，保護電芯的安全。NTC是Negative temperaturecoefficient的縮寫，意即負(fù)溫度系數(shù)，在環(huán)境溫度升高時，其阻值降低，使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID 存儲器常為單線接口存儲器，ID是Identification 的縮寫即身份識別的意思，存儲電池種類、生產(chǎn)日期等信息?？善鸬疆a(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。

二、保護板的主要作用

一般要求在-25℃～85℃時Control(IC)檢測控制電芯電壓與充放電回路的工作電流、電壓，在一切正常情況下C-MOS開關(guān)管導(dǎo)通，使電芯與保護電路板處于正常工作狀態(tài)，而當(dāng)電芯電壓或回路中的工作電流超過控制IC中比較電路預(yù)設(shè)值時，在15～30ms內(nèi)（不同控制IC與C-MOS有不同的響應(yīng)時間），將CMOS關(guān)斷，即關(guān)閉電芯放電或充電回路，以保證使用者與電芯的安全。

保護板主要零件的功能介紹

R1：基準(zhǔn)供電電阻；與IC內(nèi)部電阻構(gòu)成分壓電路，控制內(nèi)部過充、過放電壓比較器的電平翻轉(zhuǎn)；一般在阻值為330Ω、470Ω比較多；當(dāng)封裝形式（即用標(biāo)準(zhǔn)元件的長和寬來表示元件大小，如0402封裝標(biāo)識此元件的長和寬分別為1.0mm和0.5mm）較大時，會用數(shù)字標(biāo)識其阻值，如貼片電阻上數(shù)字標(biāo)識473， 即表示其阻值為47000Ω即47KΩ（第三位數(shù)表示在前兩位后面加0的位數(shù)）。

R2：過流、短路檢測電阻；通過檢測VM端電壓控制保護板的電流 ，焊接不良、損壞會造成電池過流 、短路無保護，一般阻值為1KΩ、2KΩ較多。

R3：ID識別電阻或NTC電阻（前面有介紹）或兩者都有。

總結(jié)：電阻在保護板中為黑色貼片，用萬用表可測其阻值，當(dāng)封裝較大時其阻值會用數(shù)字表示，表示方法如上所述，當(dāng)然電阻阻值一般都有偏差，每個電阻都有精度規(guī)格，如10KΩ電阻規(guī)格為+/－5％精度則其阻值為9.5KΩ －10.5KΩ范圍內(nèi)都為合格。

C1、C2：由于電容兩端電壓不能突變，起瞬間穩(wěn)壓和濾波作用?？偨Y(jié)：電容在保護板中為黃色貼片，封裝形式0402較多，也有少數(shù)0603封裝(1.6mm長,0.8mm寬)；用萬用表檢測其阻值一般為無窮大或MΩ級別；電容漏電會產(chǎn)生自耗電大，短路無自恢復(fù)現(xiàn)象。FUSE：普通FUSE或PTC（Positive Temperature Coefficient的縮寫，意思是正溫度系數(shù)）；防止不安全大電流和高溫放電的發(fā)生，其中PTC有自恢復(fù)功能。

總結(jié)：FUSE在保護板中一般為白色貼片，LITTE公司提供FUSE會在FUSE上標(biāo)識字符D-T，字符表示意思為FUSE能承受的額定電流，如表示D額定電流為0.25A，S為4A，T為5A等。

U1：控制IC；保護板所有功能都是IC通過監(jiān)視連接在VDD-VSS間的電壓差及VM-VSS間的電壓差而控制C-MOS執(zhí)行開關(guān)動作來實現(xiàn)的。

Cout：過充控制端；通過MOS管T2柵極電壓控制MOS管的開關(guān)。

Dout：過放、過流、短路控制端；通過MOS管T1柵極電壓控制MOS管的開關(guān)。

VM：過流、短路保護電壓檢測端；通過檢測VM端的電壓實現(xiàn)電路的過流、短路保護

（U（VM）=I*R（MOSFET））。

總結(jié)：IC在保護板中一般為6個管腳的封裝形式，其區(qū)別管腳的方法為：在封裝體上標(biāo)識黑點的附近為第1管腳，然后逆時針旋轉(zhuǎn)分別為第2、3、4、5、6管腳；如封裝體上無黑點標(biāo)識，則正看封裝體上字符左下為第1管腳，其余管腳逆時針類推）C-MOS：場效應(yīng)開關(guān)管；保護功能的實現(xiàn)者 ；連焊、虛焊、假焊、擊穿時會造成電池?zé)o保護、無顯示、輸出電壓低等不良現(xiàn)象。

總結(jié)：CMOS在保護板中一般為8個管腳的封裝形式，它時由兩個MOS管構(gòu)成，相當(dāng)于兩個開關(guān)，分別控制過充保護和過放、過流、短路保護；其管腳區(qū)分方法和IC一樣。

在保護板正常情況下，Vdd為高電平，Vss、VM為低電平，Dout、Cout為高電平；當(dāng)Vdd、Vss、VM任何一項參數(shù)變換時，Dout或Cout的電平將發(fā)生變化，此時MOSFET執(zhí)行相應(yīng)的動作（開、關(guān)電路），從而實現(xiàn)電路的保護和恢復(fù)功能。

保護板主要性能測試方法

1．NTC電阻測試：

用萬用表直接測量NTC電阻值，再與《溫度變化與NTC阻值對照指導(dǎo)》對比。

2．識別電阻測試：

用萬用表直接測量識別電阻值，再與《保護板重要項目管理表》對比。

3.自耗電測試：

調(diào)恒流源為3.7V/500mA；萬用表設(shè)置為uA檔，表筆插入uA接孔，然后與恒流源串聯(lián)起來接保護板B+、B-如下圖所示：此時萬用表的讀數(shù)即為保護板的自耗電，如無讀數(shù)用鑷子或錫線短接B-、P-，激活電路。

4.短路保護測試：

電芯接到保護板B+、B-上，用鑷子或錫線短接B-、P-，再短接P+、P-；短路后用萬用表測保護板開路電壓（如下圖所示）；反復(fù)短接3-5次，此時萬用表讀數(shù)應(yīng)與電芯一致，保護板應(yīng)無冒煙、爆裂等現(xiàn)象。

5.內(nèi)阻測試：

方法一、如右圖連接好電路．用內(nèi)阻測試儀測B-、P-間的阻值為RI，再測B+、P+間的阻值為R2，內(nèi)阻測試儀本身內(nèi)阻為R3，則保護板的內(nèi)阻為R1+R2-2R3．

方法二、

如右圖接好電路。

用萬用表分別測3+、P+間及B-、P-間電壓。所得電壓值即為保護板的內(nèi)阻，因為電路中的電流為LA，根據(jù)歐姆定律：R=U/I。

如上圖所示接好電路，按照重要項目管理表設(shè)置好鋰易安數(shù)據(jù)，再按自動按鈕，接好后按紅表筆上的按鈕進(jìn)行測試。此時鋰易安測試儀的燈應(yīng)逐次點亮，表示性能OK。按顯示鍵檢查測試數(shù)據(jù)：‘Chg’表示過充保護電壓；‘Dis’表過放保護電壓；‘Ocur’表示過流保護電流。

相關(guān)搜索：

鋰電池保護板

動力鋰電池保護板

12V鋰電池保護板電路圖

聯(lián)系方式：鄒先生（KIA MOS管）

手機：18123972950

QQ：2880195519

聯(lián)系地址：深圳市福田區(qū)車公廟天安數(shù)碼城天吉大廈CD座5C1

關(guān)注KIA半導(dǎo)體工程專輯請搜微信號:“KIA半導(dǎo)體”或點擊本文下方圖片掃一掃進(jìn)入官方微信“關(guān)注”

長按二維碼識別關(guān)注