保護(hù)板知識(shí)講解

關(guān)于保護(hù)板知識(shí)講解第1頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目錄一、保護(hù)板的功能二、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(guò)程三、保護(hù)板的常規(guī)項(xiàng)目指標(biāo)第2頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月保護(hù)板主要是對(duì)電芯進(jìn)行保護(hù)。由于鋰離子電池本身的材料不能被過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路及超高溫充放電，鋰電池這些特性決定了使用保護(hù)電路的必要性，保護(hù)電路功能的載體組成---保護(hù)板。

主要功能有：

1）過(guò)充保護(hù)功能：過(guò)充保護(hù)功能是指電芯在達(dá)到過(guò)充電檢測(cè)電壓時(shí)，禁止由充電器繼續(xù)充電。即，控制過(guò)充電的MOS管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，停止充電。

2）過(guò)放保護(hù)功能：過(guò)放電保護(hù)功能是在電池電壓變低達(dá)到過(guò)放電檢測(cè)電壓時(shí)，停止對(duì)負(fù)載放電。將控制過(guò)放的MOS管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，禁止其放電。該過(guò)程正好與過(guò)充電檢測(cè)時(shí)的動(dòng)作相反。一、保護(hù)板的功能第3頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）過(guò)流保護(hù)功能：過(guò)電流保護(hù)功能是電芯在大電流放電時(shí)系統(tǒng)停止對(duì)負(fù)載放電。將控制放電的MOS管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài),停止其繼續(xù)放電。此功能目的在于保護(hù)電芯及MOS管，確保電池在工作狀態(tài)下的安全性。過(guò)電流檢測(cè)之后，電池與負(fù)載脫離后將恢復(fù)到常態(tài)，可以再充電或放電。

4）短路保護(hù)功能：短路保護(hù)原理同3），類同大電流放電。第4頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月保護(hù)板電芯PTC電池構(gòu)造第5頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月保護(hù)板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放電電流值，及時(shí)控制電路的通斷.

保護(hù)板元件通常包括電源管理IC、MOS及周圍的電阻、電容器件,或可能附加有NTC、ID存儲(chǔ)器及FUSE、PTC保護(hù)器件等。

1）保護(hù)IC：屬于主動(dòng)元件，是保護(hù)電路的核心。通過(guò)取樣電池電壓進(jìn)行判斷，在一切正常的情況下控制MOS開(kāi)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(guò)規(guī)定值時(shí)，它立刻（數(shù)十毫秒）控制MOS開(kāi)關(guān)關(guān)斷，保護(hù)電芯的安全。選用時(shí)要考慮元件封裝、過(guò)充電檢測(cè)電壓、過(guò)放電檢測(cè)電壓、放電過(guò)流檢測(cè)電壓、自耗電、耐壓及ESD要求。

2）MOS管：屬于被動(dòng)元件，在保護(hù)電路中主要起開(kāi)關(guān)作用。元件選用時(shí)要考慮其封裝、導(dǎo)通內(nèi)阻、耐電壓、耐電流及ESD。二、保護(hù)板的組成第6頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3）NTC:是Negativetemperaturecoefficient的縮寫(xiě)，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。

4）ID:是Identification的縮寫(xiě)，即身份識(shí)別，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，即普通電阻元件。

5）FUSE:俗稱保險(xiǎn)絲，在電路中起二次保護(hù)作用。是電池組件產(chǎn)品里一個(gè)非常重要的部件，防止電池不安全大電流發(fā)生，保護(hù)后不可恢復(fù)，對(duì)電池的安全擔(dān)負(fù)著重要的作用。6)PTC:是英文PositiveTemperatureCoefficient的縮寫(xiě)，意思是正溫度系數(shù)。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。第7頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MOS管電阻PCB保護(hù)IC電容保護(hù)板的外形第8頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、保護(hù)板的常規(guī)項(xiàng)目指標(biāo)1、導(dǎo)通電阻值：定義：當(dāng)充電（放電）電流為500mA時(shí)，MOS管導(dǎo)通下的保護(hù)板阻抗。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(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)電阻要小，單節(jié)電芯保護(hù)板通常在<60mΩ。第9頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、自耗電流值：定義：IC工作電壓時(shí)，通常規(guī)定保護(hù)板的自耗電流小于7uA.

IC為有休眠功能：當(dāng)電池電壓低于保護(hù)板時(shí)，保護(hù)板的自耗電＜1uA；

IC沒(méi)有休眠功能：當(dāng)電池電壓低于約1.5V時(shí)，保護(hù)板的自耗電＜1uA;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(guò)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(guò)規(guī)定的震動(dòng),沖擊試驗(yàn)；保護(hù)板在-40到85度能安全工作；在RH在30%-45%的環(huán)境下，能經(jīng)受±8KV的非接觸ESD靜電測(cè)試，能經(jīng)受±4KV的接觸ESD靜電測(cè)試..第10頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IC過(guò)放控制過(guò)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(guò)程保護(hù)板原理框圖如圖中，IC由電芯供電，電壓在1.5v－10v均能保證可靠工作。第11頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)電池被充電使電壓超過(guò)設(shè)定值VC(即過(guò)充電檢測(cè)電壓)后，IC通過(guò)控制使Cout管腳變?yōu)榈碗娖?，充電MOS截止，充電停止；當(dāng)電池電壓回落至VCR(過(guò)充電恢復(fù)電壓)時(shí)，Cout管腳轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，充電MOS導(dǎo)通充電繼續(xù)。下圖通過(guò)對(duì)電芯充電過(guò)程模擬解釋過(guò)充保護(hù)狀態(tài)：1、過(guò)充保護(hù)第12頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IC電量過(guò)放控制過(guò)充控制+-充電第13頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IC電量過(guò)放控制過(guò)充控制+-充電第14頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IC電量過(guò)放控制過(guò)充控制+-充電第15頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IC電量過(guò)放控制過(guò)充控制+-充電第16頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IC電量過(guò)放控制過(guò)充控制+-充電STOP恢復(fù)電壓此時(shí)充電MOS關(guān)充電檢測(cè)電壓充電檢測(cè)電壓第17頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)電池電壓因放電而降低至設(shè)定值VD（過(guò)放電檢測(cè)電壓）時(shí)，IC在內(nèi)部固定的短時(shí)間延時(shí)后通過(guò)控制使Dout管腳變?yōu)榈碗娖?，放電MOS截止，放電停止。下圖通過(guò)對(duì)電芯放電過(guò)程模擬解釋過(guò)放保護(hù)狀態(tài)：2、過(guò)放保護(hù)第18頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電量過(guò)放控制過(guò)充控制-IC+放電LOAD第19頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電量過(guò)放控制過(guò)充控制-IC+放電LOAD第20頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電量放電IC+LOAD第21頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電量-放電IC+LOAD第22頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓-放電STOP過(guò)放電檢測(cè)電壓IC+此時(shí)放電MOS管關(guān)LOAD第23頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)電路放電電流超過(guò)設(shè)定值或輸出被短路時(shí)，過(guò)流、短路檢測(cè)電路動(dòng)作，使MOS管關(guān)斷，電流截止，停止對(duì)負(fù)載電路放電。下圖通過(guò)對(duì)輸出超載過(guò)程模擬解釋其保護(hù)狀態(tài)：3、過(guò)流、短路保護(hù)過(guò)流與短路保護(hù)功能是同時(shí)存在的。第24頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月