鋰離子電池保護(hù)電路基本知識(shí).doc

鋰離子電池保護(hù)電路1 什么是鋰離子電池保護(hù)ic？答：在鋰離子電池使用過程中，過充電、過放電對(duì)鋰電池的電性能都會(huì)造成一定的影響，為避免使用中出現(xiàn)這種現(xiàn)象，專門設(shè)計(jì)了一套電路，并用微電子技術(shù)把它小型化，成為一個(gè)芯片，該芯片俗稱鋰電池保護(hù)ic。2 保護(hù)ic外形是什么樣的？答：保護(hù)ic外形常用的有兩種：一種稱為SOT-23-5封裝。 另一種較薄,稱TSSOP-8封裝。 3 Ic內(nèi)部有些什么電路，能大概介紹一下嗎？答：ic內(nèi)部的簡(jiǎn)化的邏輯圖如下： 過電流檢測(cè)CODOVSS延時(shí)電路過充電壓檢測(cè)VDDVM 短路檢測(cè)過放電壓檢測(cè)其各個(gè)端口的功能簡(jiǎn)述如下：VDD： 1。IC芯片電源輸入端。 2鋰電池電壓采樣點(diǎn)。VSS： 1。IC芯片測(cè)量電路基準(zhǔn)參考點(diǎn)。 2鋰電池負(fù)極和IC連接點(diǎn)。DO： IC對(duì)放電MOS管的輸出控制端CO： IC對(duì)充電MOS管的輸出控制端VM： IC芯片對(duì)鋰電池工作電流的采樣輸入端從簡(jiǎn)化的邏輯圖可見：電池過充電、過放電，放電時(shí)電流過大（過電流），外圍電路短路，該ic都會(huì)檢測(cè)出來，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電子器件動(dòng)作。 4 Ic有哪些主要技術(shù)指標(biāo)？答：1）過充電檢測(cè)電壓： VCU 4.27525mv （4.25 4.275 4.30）2）過充電恢復(fù)電壓： VCL 4.17530mv （4.145 4.175 4.205）3) 過放電檢測(cè)電壓： VDL 2.380mv (2.22 2.3 2.38 ）4) 過放電恢復(fù)電壓： VDU 2.40.1mv (2.3 2.4 2.5 )5) 過電流檢測(cè)電壓： VIOV1 0.130mv (0.07V 0.1 0.13V) VIOV2 0.50.1mv (0.4 0.5 0.6 )6) 短路檢測(cè)電壓： VSHORT -1.3V (-1.7 -1.3 -0.6 )7) 過充電檢測(cè)延時(shí)： tcu 1s （0.5 1 2 ）8) 過放電檢測(cè)延時(shí) ：tdl 125ms （62.5 125 250 ）9) 過流延時(shí)： TioV1 8ms （4 8 16 ） TioV2 2ms （1 2 4 ）10）短路延時(shí)： Tshort 10us （10 50us）11）正常功耗： 10PE 3uA （1 3 6uA）12）靜電功耗： 1PDN 0.1 uA5 鋰電池保護(hù)電路的PCB板上，除了保護(hù)ic外，還需要哪些元件，才能組成一個(gè)完整的保護(hù)PCB？答：還需要作為開關(guān)功能用的兩只場(chǎng)效應(yīng)管、若干電阻、電容。6場(chǎng)效應(yīng)管是什么樣子？答：場(chǎng)效應(yīng)管也稱MOS FET，在鋰電池保護(hù)PCB上，都是成對(duì)使用，因此制造商把兩只獨(dú)立的MOS FET封裝在一起，其外形通常也有兩種：一種是SOP-8封裝。見下圖：其內(nèi)部接法如下圖：另一種封裝較薄,稱TSSOP-8。 其內(nèi)部接法如下：7 MOS FET 在電路中起什么作用？它是怎樣工作的？答：MOS FET通常有三只腳，分別稱為漏極D、源極S、柵極G。它在電子線路中的功能可用下圖簡(jiǎn)單說明。 簡(jiǎn)言之，MOS FET 在電子電路中可把它看作是一只特殊的開關(guān)。當(dāng)柵極G得到了一個(gè)高電平，右圖的開關(guān)就閉合；電流在D.S之間通過。當(dāng)柵極G得到的不是高電平，而是低電平，則D.S 之間開關(guān)看作開路，電流不能通過。 8常聽人說MOS FET的內(nèi)阻是多少、多少，到底什么是MOS FET的內(nèi)阻？答：如上圖所示，D.S之間的開關(guān)閉合時(shí)總存在一定的電阻，這個(gè)電阻相當(dāng)于MOS FET的內(nèi)阻，一般這個(gè)電阻很小，都在1030m之間?？梢?，電流通過MOS FET，由于存在內(nèi)阻，根據(jù)歐姆定律，必然存在電壓降，從而損耗掉一部份電能，可見MOS FET 的內(nèi)阻應(yīng)越小越好。9 除內(nèi)阻外，MOS管還有哪些主要技術(shù)指標(biāo)？答：MOS管有以下主要技術(shù)指標(biāo)： 1）漏源極耐壓值： VDSS 20V2）漏柵極耐壓值： VDGR 20V3）柵源極耐壓值： VGSS 12V4）漏極最大電流ID DC 6A Polse 24A5）漏源極內(nèi)阻RDS VGS 2V ID 3A 22m45m VGS 2.5V ID 3A 19m30mVGS 4V ID 3A 16m20m10你能較完整地介紹一下保護(hù)PCB的工作原理嗎？答：保護(hù)PCB的完整電原理圖如下：保護(hù)IC工作時(shí)序圖VDL(2.3V)VDU(2.4V)VCL(4.175V)電池電壓VCU(4.275V)TIC工作狀態(tài)（3UA）IC休眠狀態(tài)（0.1UA）過放電狀態(tài)充電器接入125ms過充電狀態(tài)1S 上圖中B是電池，P+、P-是電池塊接充電器電源或與手機(jī)相接的正負(fù)極。充電狀態(tài)： 充電時(shí)，充電電流由P+進(jìn)入B+ MOS1MOS2P-。 在充電的同時(shí)，ic通過Vcc和R1對(duì)電池連續(xù)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)檢測(cè)到電池電壓充電到4.2V時(shí)（這個(gè)電壓隨不同ic而異），ic內(nèi)的過充電檢測(cè)電路將檢測(cè)到的這個(gè)信號(hào)并將它轉(zhuǎn)換成一系列的電平信號(hào)，其中的一個(gè)低電平信號(hào)傳送到ic的輸出端CO，促使MOS2關(guān)斷，從而終止充電。放電狀態(tài)： 放電時(shí)，放電電流從電池正極B+P+負(fù)載（手機(jī)）P-MOS2MOS1B- 在放電的同時(shí)，ic內(nèi)的過放檢測(cè)電路連續(xù)測(cè)量電池兩端的電壓，當(dāng)電池電壓隨著用電時(shí)間的加長(zhǎng)而下降到2.3V時(shí)（這個(gè)電壓值隨不同的ic而異），該檢測(cè)電路輸出信號(hào)，使輸出端DO為低電平，從而使MOS1關(guān)斷，終止電池放電。在某種特殊情況下，如果電池放電時(shí)，電流大于某一額定值，ic內(nèi)的過電流檢測(cè)器會(huì)輸出一個(gè)低電平信號(hào)到DO端，使MOS1在515ms的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷（這個(gè)值隨不同的電流和不同的MOS管內(nèi)阻而異）。在極端情況下，P+、P-端發(fā)生短路，則ic內(nèi)部的短路檢測(cè)電路，將會(huì)檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)，并將這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成低電平，輸出到DO端，從而使MOS1在1050us的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉，從而切斷電路。11ic的功耗是怎么回事？怎樣測(cè)量？答：ic是一個(gè)完整的電子線路，它在工作時(shí)要消耗掉一部份電能，當(dāng)電池塊在手機(jī)中工作時(shí)，ic將從鋰電池中以吸取電能，可見，要求ic的功耗越小越好。ic的功耗是用消耗的電流來度量的，一般這個(gè)電流值在36uA之間。由電原理圖可見，ic通過電阻R1，從電池中吸取電流，因此只要測(cè)量出R1兩端的電壓降V1，根據(jù)歐姆定律可算得ic的功耗，電流值為I=V1/R1。 12一般的電池塊有四個(gè)輸出端（四個(gè)彈簧片接點(diǎn)），能介紹一下各自的功能嗎？答：一般的電池塊外露有四個(gè)簧片接點(diǎn)，其中兩點(diǎn)是P+、P-，另外兩點(diǎn)各有不同。見下圖： 上左圖中，NTC是接熱敏電阻的端點(diǎn)，（該電阻緊貼鋰電池，便于檢測(cè)電池溫度），另一點(diǎn)是接識(shí)別電阻的端點(diǎn)IR。在高檔一些的手機(jī)中，識(shí)別器件是一個(gè)ROM片2502（或其它），見圖中虛線所示。上右圖中與左圖類似,僅少了一個(gè)熱敏電阻NTC。13鋰電池的保護(hù)PCB板有互換性嗎？答：答案是否定的，主要原因是： 1）不同的鋰電生產(chǎn)廠生產(chǎn)的鋰電的性能不一，從而所選用的ic也不一樣，主要指過充電檢測(cè)電壓。2）采用不同的MOS管由于其內(nèi)阻不一，所以根據(jù)工作電流應(yīng)選用不同的ic。3）識(shí)別電阻不一樣。14保護(hù)電路的發(fā)展方向怎樣？答：一。向更小型化發(fā)展。1 MOS和ic封裝在一起稱MCP（MuIti chip package）2 MOS、ic、電阻、電容全部封裝在一起稱COB（Chip On Board）二二次保護(hù)電路在實(shí)際使用鋰電池保護(hù)電路中，人們發(fā)現(xiàn)，由于某些電子元器件的失效，導(dǎo)致整個(gè)保護(hù)電路失效，從而給鋰電池的安全使用帶來一些隱患。為此，人們