電池保護(hù)板

電池保護(hù)板工作原理

鋰電池保護(hù)板根據(jù)使用IC,電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同,常用的保護(hù)IC有8261,DW01+,CS213,GEM5018等，其中精工的8261系列精度更好，當(dāng)然價(jià)錢也更貴。后面幾種都是臺(tái)灣出的，國內(nèi)次級(jí)市場(chǎng)基本都用DW01+和CS213了，下面以DW01+ 配MOS管8205A(8pin)進(jìn)行講解:

鋰電池保護(hù)板其正常工作過程為:

當(dāng)電芯電壓在2.5V至4.3V之間時(shí)，DW01 的第1腳、第3腳均輸出高電平(等于供電電壓)，第二腳電壓為0V。此時(shí)DW01 的第1腳 、第3腳電壓將分別加到8205A的第5、4腳，8205A內(nèi)的兩個(gè)電子開關(guān)因其G極接到來自DW01 的電壓，故均處于導(dǎo)通狀態(tài)，即兩個(gè)電子開關(guān)均處于開狀態(tài)。此時(shí)電芯的負(fù)極與保護(hù)板的P-端相當(dāng)于直接連通，保護(hù)板有電壓輸出。

保護(hù)板過放電保護(hù)控制原理:

當(dāng)電芯通過外接的負(fù)載進(jìn)行放電時(shí),電芯的電壓將慢慢降低,同時(shí)DW01 內(nèi)部將通過R1電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電芯電壓,當(dāng)電芯電壓下降到約2.3V時(shí)DW01 將認(rèn)為電芯電壓已處于過放電電壓狀態(tài)，便立即斷開第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V，8205A內(nèi)的開關(guān)管因第5腳無電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與保護(hù)板的P-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護(hù)板處于過放電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的P 與P-間接上充電電壓后，DW01 經(jīng)B-檢測(cè)到充電電壓后便立即停止過放電狀態(tài)，重新在第1腳輸出高電壓，使8205A內(nèi)的過放電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板的P-又重新接上，電芯經(jīng)充電器直接充電。

保護(hù)板過充電保護(hù)控制原理:

當(dāng)電池通過充電器正常充電時(shí),隨著充電時(shí)間的增加,電芯的電壓將越來越高，當(dāng)電芯電壓升高到4.4V時(shí),DW01 將認(rèn)為電芯電壓已處于過充電電壓狀態(tài)，便立即斷開第3腳的輸出電壓，使第3腳電壓變?yōu)?V，8205A內(nèi)的開關(guān)管因第4腳無電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與保護(hù)板的P-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護(hù)板處于過充電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的P 與P-間接上放電負(fù)載后，因此時(shí)雖然過充電控制開關(guān)管關(guān)閉,但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的方向相同,故放電回路可以進(jìn)行放電,當(dāng)電芯的電壓被放到低于4.3V時(shí),DW01 停止過充電保護(hù)狀態(tài)重新在第3腳輸出高電壓，使8205A內(nèi)的過充電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板P-又重新接上，電芯又能進(jìn)行正常的充放電.

保護(hù)板短路保護(hù)控制原理:

如圖所示，在保護(hù)板對(duì)外放電的過程中，8205A內(nèi)的兩個(gè)電子開關(guān)并不完全等效于兩個(gè)機(jī)械開關(guān)，而是等效于兩個(gè)電阻很小的電阻，并稱為8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻， 每個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為30m\U 03a9共約為60m\U 03a9，加在G極上的電壓實(shí)際上是直接控制每個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng)G極電壓大于1V時(shí)，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小(幾十毫歐)，相當(dāng)于開關(guān)閉合，當(dāng)G極電壓小于0.7V以下時(shí)，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大(幾MΩ)，相當(dāng)于開關(guān)斷開。電壓UA就是8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻與放電電流產(chǎn)生的電壓，負(fù)載電流增大則UA必然增大,因UA0.006L×IUA又稱為8205A的管壓降，UA可以簡(jiǎn)接表明放電電流的大小。上升到0.2V時(shí)便認(rèn)為負(fù)載電流到達(dá)了極限值，于是停止第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變?yōu)?V、8205A內(nèi)的放電控制管關(guān)閉，切斷電芯的放電回路，將關(guān)斷放電控制管。換言之DW01 允許輸出的最大電流是3.3A，實(shí)現(xiàn)了過電流保護(hù)。

短路保護(hù)控制過程:

短路保護(hù)是過電流保護(hù)的一種極限形式，其控制過程及原理與過電流保護(hù)一樣，短路只是在相當(dāng)于在P P-間加上一個(gè)阻值小的電阻(約為0Ω)使保護(hù)板的負(fù)載電流瞬時(shí)達(dá)到10A以上，保護(hù)板立即進(jìn)行過電流保護(hù)。

如果堅(jiān)持要用到均衡功能的人，我可以斷定此人沒有大批量生產(chǎn)動(dòng)力電池保護(hù)板或PACK的經(jīng)驗(yàn)。如果有大批量生產(chǎn)過，他一定會(huì)在均衡上吃不少的虧。個(gè)人認(rèn)為，均衡利用保護(hù)板來實(shí)現(xiàn)，有點(diǎn)滑稽。因?yàn)楸Ｗo(hù)板就是保護(hù)的，它只做電池在最極端的時(shí)候起到有效的保護(hù)作用，它沒有能力去把電池的性能提高，保護(hù)板只是一個(gè)被動(dòng)部分，難道家里的保護(hù)絲或保護(hù)開關(guān)能提高家里的電量?當(dāng)然不可能。它只起到保護(hù)作用。

電芯才是主動(dòng)器件,我們要提高的是電芯上的性能與技術(shù),主要是一致性。再說均衡做在保護(hù)板上，不管是從理論上還是實(shí)際應(yīng)用中，它有弊有利，但在理論上，均衡有一定的作用，但用處多大，顯然可見。為何?因?yàn)槌潆娨话愣际窃?~10A的電流，而均衡我們最多只能做到200mA。這個(gè)差別太多，同時(shí)有些均衡方案是在充電電壓的末端啟動(dòng)，更顯得于事無補(bǔ)啊。而它有弊端的一面，太多太多。

VDD是IC電源正極,VSS是電源負(fù)極,V-是過流/短路檢測(cè)端,Dout是放電保護(hù)執(zhí)行端,Cout是充電保護(hù)執(zhí)行端.2,保護(hù)板端口說明:B+,B-分別是接電芯正極,負(fù)極;P+,P-分別是保護(hù)板輸出的正極,負(fù)極;T為溫度電阻(NTC)端口,一般需要和用電器的MCU配合產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作,后面會(huì)介紹,這個(gè)端口有時(shí)也標(biāo)為ID,意即身份識(shí)別端口,這時(shí),R3一般為固定阻值的電阻,讓用電器的CPU辨別是否為指定的電池。

1、輸出負(fù)極、充電負(fù)極、電池負(fù)極、必須按順序接線，不要反接線路以免燒壞電路元件

2、充電線，放電線，電池負(fù)極。盡量用粗線，否則會(huì)通不過大電流，會(huì)起到過流保護(hù)，造成電路不工作

3、電池正極輸出不用經(jīng)過保護(hù)電路，直接連接輸出

鋰電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC或TCO等電流器件協(xié)同完成，保護(hù)板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流，即時(shí)控制電流回路的通斷;PTC或TCO在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。

保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開關(guān)、JEPSUN捷比信精密電阻及輔助器件NTC、ID存儲(chǔ)器,PCB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(shí)，它立刻(數(shù)十毫秒)控制MOS開關(guān)關(guān)斷，保護(hù)電芯的安全。

NTC是Negative temperature coefficient的縮寫，意即負(fù)溫度系數(shù)，在環(huán)境溫度升高時(shí)，其阻值降低，使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時(shí)反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。

ID存儲(chǔ)器常為單線接口存儲(chǔ)器，ID是Identification 的縮寫即身份識(shí)別的意思，存儲(chǔ)電池種類、生產(chǎn)日期等信息。可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。

PTC是英文Positive Temperature Coefficient的縮寫，意思是正溫度系數(shù)。專業(yè)里面通常把正溫度系數(shù)器件簡(jiǎn)稱為PTC，電池產(chǎn)品里PTC可以防止電池高溫放電和不安全的大電流的發(fā)生，根據(jù)電池的電壓、電流密度特性和應(yīng)用環(huán)境，對(duì)PTC有專門的要求。

PTC是電池組件產(chǎn)品里一個(gè)非常重要的部件，對(duì)電池的安全擔(dān)負(fù)著重要使命，它本身的性能和品質(zhì)也是電池組性能和品質(zhì)的一個(gè)重要因數(shù)。

保護(hù)板對(duì)單一電芯保護(hù)時(shí)，保護(hù)板設(shè)計(jì)會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)性較高的地方在于，比如對(duì)動(dòng)力電池保護(hù)板設(shè)計(jì)需要注意的電壓平臺(tái)問題，動(dòng)力電池在使用中往往被要求很大的平臺(tái)電壓，所以設(shè)計(jì)保護(hù)板時(shí)盡量使保護(hù)板不影響電芯放電的電壓，這樣對(duì)控制IC，精密電阻等元件的要求就會(huì)很高，一般國產(chǎn)IC能滿足大多數(shù)產(chǎn)品要求，特殊可以采用進(jìn)口產(chǎn)品，電流采樣電阻則需要使用JEPSUN捷比信電阻，以滿足高精密度，低溫度系數(shù)，無感等要求。對(duì)多電芯保護(hù)板設(shè)計(jì)，則有更高的技術(shù)要求，按照不同的需要，設(shè)計(jì)復(fù)雜程度各不相同的產(chǎn)品。

主要技術(shù)功能:

1、過充保護(hù) 2、過放保護(hù) 3、過流、短路保護(hù)

手機(jī)電池啟動(dòng)保護(hù)后的解決方法(來源于網(wǎng)絡(luò)):

1、用原配的直沖在手機(jī)上直接充電，會(huì)把電池保護(hù)板的保護(hù)電路自動(dòng)沖開。

2、把電池的正負(fù)極瞬間短路，看到電極片上有火花就行了，多試幾次，然后再用直充充電。

3、找個(gè)5V的直流電，用正負(fù)極輕觸電池的正負(fù)極，多試幾次，再用原充電器充。

深入研究目前鋰電池保護(hù)板生產(chǎn) 工藝的基礎(chǔ)上，利用電容模擬電池充放電的原理研制而成的。它具有功能完善，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快等特點(diǎn)。

用于各種3.6V--7.2V鋰電池保護(hù)板的質(zhì)量檢測(cè)。

1、 輸入電源:AC 220V±10% 50Hz±2Hz

2、 額定功率:15VA

3、 過充電壓:0 - 5.0V

4、 過放電壓:1.5 - 5.0V

5、 漏電電流:0 – 199.9uA短路保護(hù)速度:0 – 200mS.一般短路保護(hù)速度在10mS以內(nèi)，如果測(cè)出保護(hù)速度在200mS以上，說明該板無短路保護(hù)。

6、 電壓測(cè)試精度+1.5%

7、 靜態(tài)電流精度+1uA

8、 短路保護(hù)精度+1mS

9、 對(duì)于功能完好的保護(hù)板全部測(cè)試僅需6秒

磷酸鐵鋰電池不同于猛酸鋰或者鈷酸鋰,它的過充電壓最高只有3.9V,過放電壓只有2.0V,以往普通的保護(hù)板測(cè)試儀,因?yàn)橐涌鞙y(cè)試速度在起步充電電壓設(shè)置上偏高,一般以4.V的電壓起充,所以此類測(cè)試儀器就不能勝任測(cè)試過充電壓只有3.9V的磷酸鐵鋰電池保護(hù)板，