鋰離子電池保護(hù)板知識(shí)課件

1、德微電子有限公司鋰電池保護(hù)板知識(shí)講解第1頁，共34頁。目 錄一、保護(hù)板的由來二、保護(hù)板的組成四、單節(jié)電芯保護(hù)板電路原理及工作過程五、多節(jié)電芯串聯(lián)保護(hù)板電路原理及工作過程六、我司現(xiàn)階段主要產(chǎn)品介紹三、保護(hù)板的幾項(xiàng)實(shí)用指標(biāo)第2頁，共34頁。 鋰電池(可充型)之所以需要保護(hù)，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(huì)跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。 一、保護(hù)板的由來第3頁，共34頁。 鋰電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC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

2、充放回路的電流，及時(shí)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。第4頁，共34頁。保護(hù)板電芯PTC電池構(gòu)造第5頁，共34頁。 保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開關(guān)及輔助器件NTC、ID存儲(chǔ)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(shí)，它立刻控制MOS開關(guān)關(guān)斷，保護(hù)電芯的安全。二、保護(hù)板的組成第6頁，共34頁。 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是Identif

3、ication 的縮寫，即身份識(shí)別的意思它分為兩種：一是存儲(chǔ)器，常為單線接口存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)電池種類、生產(chǎn)日期等信息；二是識(shí)別電阻。兩者可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。第7頁，共34頁。MOS管電阻PCB保護(hù)IC電容保護(hù)板的外形第8頁，共34頁。三、保護(hù)板的幾項(xiàng)實(shí)用指標(biāo)1、導(dǎo)通電阻：定義：當(dāng)充電電流為500mA時(shí)，MOS管的導(dǎo)通阻抗。 由于通訊設(shè)備的工作頻率較高，數(shù)據(jù)傳輸要求誤碼率低，其脈沖串的上升及下降沿陡，故對(duì)電池的電流輸出能力和電壓穩(wěn)定度要求高，因此保護(hù)板的MOS管開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電阻要小，單節(jié)電芯保護(hù)板通常要求70m，如太大會(huì)導(dǎo)致通訊設(shè)備工作不正常，如手機(jī)在通話時(shí)突然斷線、電話接不通、噪聲等現(xiàn)象

4、。第9頁，共34頁。2、自耗電流 定義：IC工作電壓為3.6V，空載狀態(tài)下，流經(jīng)保護(hù)IC的工 作電流，一般極小. 保護(hù)板的自耗電流直接影響電池的待機(jī)時(shí)間，通常規(guī)定保護(hù)板的自耗電流小于20微安.3、電流能力 保護(hù)板作為鋰電芯的安全保護(hù)器件,既要在設(shè)備的正常工作電流范圍內(nèi),能可靠工作,又要在當(dāng)電池被意外短路或過流時(shí)能迅速動(dòng)作,使電芯得到保護(hù).5、機(jī)械性能、溫度適應(yīng)能力、抗靜電能力 保護(hù)板必須能通過國標(biāo)規(guī)定的震動(dòng),沖擊試驗(yàn);保護(hù)板在-40到85能安全工作,能經(jīng)受15KV的非接觸ESD靜電測(cè)試.第10頁，共34頁。IC過放控制過充控制+-充電FUSE電芯MOS管四、單節(jié)電芯保護(hù)板的電路原理及工作過程保

5、護(hù)板原理框圖第11頁，共34頁。保護(hù)板工作原理如圖中，IC由電芯供電，電壓在1.5v10v均能保證可靠工作。第12頁，共34頁。當(dāng)電池被充電使電壓超過設(shè)定值VC(4.25-4.35V)后， VD1翻轉(zhuǎn)使Cout變?yōu)榈碗娖剑琓1截止，充電停止，當(dāng)電池電壓回落至VCR(3.8-4.1V)時(shí)，Cout變?yōu)楦唠娖?，T1導(dǎo)通充電繼續(xù)， VCR小于VC一個(gè)定值，以防止電流頻繁跳變。1、過充保護(hù)第13頁，共34頁。IC電量過放控制過充控制+-充電第14頁，共34頁。IC電量過放控制過充控制+-充電第15頁，共34頁。IC電量過放控制過充控制+-充電第16頁，共34頁。IC電量過放控制過充控制+-充電第17頁

6、，共34頁。IC電量過放控制過充控制+-充電STOP4.25-4.35V3.8-4.1V此時(shí)充電MOS關(guān)第18頁，共34頁。 當(dāng)電池電壓因放電而降低至設(shè)定值VD（2.3-2.5V）時(shí)， VD2翻轉(zhuǎn)，以IC內(nèi)部固定的短時(shí)間延時(shí)后，使Dout變?yōu)榈碗娖?，T2截止，放電停止。2、過放保護(hù)第19頁，共34頁。電量過放控制過充控制-IC+放電LOAD第20頁，共34頁。電量過放控制過充控制-IC+放電LOAD第21頁，共34頁。電量放電IC+LOAD第22頁，共34頁。電量-放電IC+LOAD第23頁，共34頁。電壓-放電STOP2.3-2.5VIC+此時(shí)放電MOS管關(guān)LOAD第24頁，共34頁。 當(dāng)電

7、路放電電流超過設(shè)定值或輸出被短路時(shí)，過流、短路檢測(cè)電路動(dòng)作，使MOS管關(guān)斷，電流截止。3、過流、短路保護(hù)第25頁，共34頁。IC電流門限過放控制過充控制+-放電第26頁，共34頁。IC過放控制過充控制+-放電STOP！電流門限此時(shí)放電MOS管關(guān)第27頁，共34頁。五、多節(jié)電芯串聯(lián)保護(hù)板電路原理及工作過程1、原理框圖同單節(jié)電芯一樣，在多節(jié)電芯保護(hù)電路中，保護(hù)板同樣必須能對(duì)電芯提供過充、過放、過流、短路等保護(hù)。IC過放控制過充控制-n節(jié)電芯+第28頁，共34頁。2、工作過程說明：以用美舒美MM1414保護(hù)IC的四節(jié)電芯保護(hù)板為例。原理圖如下圖所示。第29頁，共34頁。 For overcharge

8、Overcharge detection voltageCell voltageOV pin(for pull up)Sensing deadNormal stateOverchargeNormal stateOvercharge release voltageCharge OFF第30頁，共34頁。 For overdischargeCell voltageOverdischarge detection voltageCON pinDCHG pinSensing deadDischarge OFFCharge startDischarge resume voltageNormal state

9、External controlNormal stateOverdischargeNormal stateexternal stateNormal state第31頁，共34頁。 For overcurrentSensing deadCS pinDCHG pinNormal stateovercurrentNormal stateReset deadovercurrentCurrent flows from CS pinLoad release第32頁，共34頁。六、我司現(xiàn)階段主要產(chǎn)品介紹我司現(xiàn)主要產(chǎn)品：TCL、康佳、波導(dǎo)、科健、南方高科、恒基偉業(yè)、ATL、美國郎訊、3G、芬蘭威瑪?shù)榷嗫钍謾C(jī)、掌上電腦的原裝電池之設(shè)計(jì)生產(chǎn)。還成功的為美國休斯公司設(shè)計(jì)了衛(wèi)星配件產(chǎn)品電源核心部件，為國內(nèi)某軍工企業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)了軍用衛(wèi)星定位系統(tǒng)電源部分多節(jié)電芯保護(hù)板，我