锂离子电池保护板知识.ppt

德微电子有限公司 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等电流器件协同完成，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，及时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 保护板通常包括控制IC、MOS开关及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC，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，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全。 NTC是Negative temperature coefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。 ID是Identification 的缩写，即身份识别的意思它分为两种：一是存储器，常为单线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信息；二是识别电阻。两者可起到产品的可追溯和应用的限制。 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。 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管关断，电流截止。 ■ For overdischarge Cell voltage Overdischarge detection voltage CON pin DCHG pin Sensing dead Discharge OFF Charge start Discharge resume voltage Normal state External control Normal state Overdischarge Normal state external state Normal state ■ For overcurrent Sensing dead CS pin DCHG pin Normal state overcurrent Normal state Reset dead overcurrent Current flows from CS pin Load release * * 保护板 电芯 PTC MOS管 电阻 PCB 保护IC 电容 1、导通电阻： 定义：当充电电流为500mA时，MOS管的导通阻抗。 由于通讯设备的工作频率较高，数据传输要求误码率低，其脉冲串的上升及下降沿陡，故对电池的电流输出能力和电压稳定度要求高，因此保护板的MOS管开关导通时电阻要小，单节电芯保护板通常要求70mΩ，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，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20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. 5、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℃能安全工作,能经受±15KV的非接触ESD静电测试. IC 过放控制 过充控制 + - 充电 FUSE 电芯 MOS管 如图中，IC由电芯供电，电压在1.5v－10v均能保证可靠工作。 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。 1、过充保护 IC 电 量 过放控制 过充控制 + - 充电 IC 电 量 过放控制 过充控制 + - 充电 IC 电 量 过放控制 过充控制 + - 充电 IC 电 量 过放控制 过充控制 + - 充电 IC 电 量 过放控制 过充控制 + - 充电 4.25-4.35V 3.8-4.1V 2、过放保护 电 量 过放控制 过充控制 - IC + 放电 LOAD 电 量 过放控制 过充控制 - IC + 放电 LOAD 电 量 放电 IC + LOAD 电 量 - 放电 IC + LOAD 电 压 - 放电 2.3-