鋰離子電池保護(hù)電路基本知識(shí)

.z.鋰離子電池保護(hù)電路什么是鋰離子電池保護(hù)ic？答：在鋰離子電池使用過(guò)程中，過(guò)充電、過(guò)放電對(duì)鋰電池的電性能都會(huì)造成一定的影響，為防止使用中出現(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。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。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(guò)電流檢測(cè)CODOVSS延時(shí)電路過(guò)充電壓檢測(cè)VDDVM過(guò)電流檢測(cè)CODOVSS延時(shí)電路過(guò)充電壓檢測(cè)VDDVM短路檢測(cè)短路檢測(cè)過(guò)放電壓檢測(cè)過(guò)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(jiàn)：電池過(guò)充電、過(guò)放電，放電時(shí)電流過(guò)大〔過(guò)電流〕，外圍電路短路，該ic都會(huì)檢測(cè)出來(lái)，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電子器件動(dòng)作。Ic有哪些主要技術(shù)指標(biāo)？答：1〕過(guò)充電檢測(cè)電壓：VCU4.275±25mv〔4.254.2754.30〕2〕過(guò)充電恢復(fù)電壓：VCL4.175±30mv〔4.1454.1754.205〕3)過(guò)放電檢測(cè)電壓：VDL2.3±80mv(2.222.32.38〕4)過(guò)放電恢復(fù)電壓：VDU2.4±0.1mv(2.32.42.5)5)過(guò)電流檢測(cè)電壓：VIOV10.1±30mv(0.07V0.10.13V)VIOV20.5±0.1mv(0.40.50.6)6)短路檢測(cè)電壓：VSHORT-1.3V(-1.7-1.3-0.6)7)過(guò)充電檢測(cè)延時(shí)：tcu1s〔0.512〕8)過(guò)放電檢測(cè)延時(shí)：tdl125ms〔62.5125250〕9)過(guò)流延時(shí)：TioV18ms〔4816〕TioV22ms〔124〕10〕短路延時(shí)：Tshort10us〔1050us〕11〕正常功耗：10PE3uA〔136uA〕12〕靜電功耗：1PDN0.1uA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(kāi)關(guān)功能用的兩只場(chǎng)效應(yīng)管、假設(shè)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MOSFET，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MOSFET封裝在一起，其外形通常也有兩種：一種是SOP-8封裝。見(jiàn)下列圖：其內(nèi)部接法如下列圖：另一種封裝較薄,稱TSSOP-8。其內(nèi)部接法如下：MOSFET在電路中起什么作用？它是怎樣工作的？答：MOSFET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列圖簡(jiǎn)單說(shuō)明。簡(jiǎn)言之，MOSFET在電子電路中可把它看作是一只特殊的開(kāi)關(guān)。當(dāng)柵極G得到了一個(gè)高電平，右圖的開(kāi)關(guān)就閉合；電流在D.S之間通過(guò)。當(dāng)柵極G得到的不是高電平，而是低電平，則D.S之間開(kāi)關(guān)看作開(kāi)路，電流不能通過(guò)。8．常聽(tīng)人說(shuō)MOSFET的內(nèi)阻是多少、多少，到底什么是MOSFET的內(nèi)阻？答：如上圖所示，D.S之間的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)總存在一定的電阻，這個(gè)電阻相當(dāng)于MOSFET的內(nèi)阻，一般這個(gè)電阻很小，都在10~30mΩ之間?？梢?jiàn)，電流通過(guò)MOSFET，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(jiàn)MOSFET的內(nèi)阻應(yīng)越小越好。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：VDSS20V2〕漏柵極耐壓值：VDGR20V3〕柵源極耐壓值：VGSS12V4〕漏極最大電流IDDC6APolse24A5〕漏源極內(nèi)阻RDSVGS2VID3A22mΩ——45mΩVGS2.5VID3A19mΩ——30mΩVGS4VID3A16mΩ——20mΩ10．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(guò)放電狀態(tài)充電器接入125ms過(guò)充電狀態(tài)1S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(guò)放電狀態(tài)充電器接入125ms過(guò)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+→MOS1→MOS2→P-。在充電的同時(shí)，ic通過(guò)Vcc和R1對(duì)電池連續(xù)進(jìn)展測(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(guò)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-→MOS2→MOS1→B-在放電的同時(shí)，ic內(nèi)的過(guò)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*種特殊情況下，如果電池放電時(shí)，電流大于*一額定值，ic內(nèi)的過(guò)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5~15ms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10~50us的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉，從而切斷電路。11．ic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(jiàn)，要求ic的功耗越小越好。ic的功耗是用消耗的電流來(lái)度量的，一般這個(gè)電流值在3~6uA之間。由電原理圖可見(jiàn)，ic通過(guò)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(jiàn)下列圖：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(jiàn)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：答案是否認(rèn)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(guò)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)電路的開(kāi)展方向怎樣？答：一。向更小型化開(kāi)展。MOS和ic封裝在一起稱MCP〔MuItichippackage〕MOS、ic、電阻、電容全部封裝在一起稱COB〔ChipOnBoard〕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*些電子元器件的失效，導(dǎo)致整個(gè)保護(hù)電路失效，從而給鋰電池的平安使用帶來(lái)一些隱患。為此，人們?cè)谠瓉?lái)保護(hù)電路的根底上，又加了一重保護(hù)電路，這種保護(hù)電路稱二次保護(hù)電路，而把原來(lái)的保護(hù)電路稱為一次保護(hù)電路。二次保護(hù)電路主要有以下兩種方案。用二套ic用電壓檢測(cè)器和特殊熔斷絲組成二次保護(hù)電路。以上是一節(jié)鋰電池保護(hù)電路的根本概念，2、3、4節(jié)的鋰電池保護(hù)電路與此類似。見(jiàn)下列圖。-.z.謝謝！-.z.-.