什么是鋰電池保護(hù)板-分析保護(hù)板構(gòu)成分類-組件功能分析等-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-01-16
一、保護(hù)板的構(gòu)成
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)。鋰電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC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)、電阻、電容及輔助器件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（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 temperaturecoefficient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。
一般要求在-25℃～85℃時(shí)Control(IC)檢測(cè)控制電芯電壓與充放電回路的工作電流、電壓，在一切正常情況下C-MOS開關(guān)管導(dǎo)通，使電芯與保護(hù)電路板處于正常工作狀態(tài)，而當(dāng)電芯電壓或回路中的工作電流超過控制IC中比較電路預(yù)設(shè)值時(shí)，在15～30ms內(nèi)（不同控制IC與C-MOS有不同的響應(yīng)時(shí)間），將CMOS關(guān)斷，即關(guān)閉電芯放電或充電回路，以保證使用者與電芯的安全。
保護(hù)板主要零件的功能介紹
R1：基準(zhǔn)供電電阻；與IC內(nèi)部電阻構(gòu)成分壓電路，控制內(nèi)部過充、過放電壓比較器的電平翻轉(zhuǎn)；一般在阻值為330Ω、470Ω比較多；當(dāng)封裝形式（即用標(biāo)準(zhǔn)元件的長(zhǎng)和寬來(lái)表示元件大小，如0402封裝標(biāo)識(shí)此元件的長(zhǎng)和寬分別為1.0mm和0.5mm）較大時(shí)，會(huì)用數(shù)字標(biāo)識(shí)其阻值，如貼片電阻上數(shù)字標(biāo)識(shí)473， 即表示其阻值為47000Ω即47KΩ（第三位數(shù)表示在前兩位后面加0的位數(shù)）。
R2：過流、短路檢測(cè)電阻；通過檢測(cè)VM端電壓控制保護(hù)板的電流 ，焊接不良、損壞會(huì)造成電池過流 、短路無(wú)保護(hù)，一般阻值為1KΩ、2KΩ較多。
R3：ID識(shí)別電阻或NTC電阻（前面有介紹）或兩者都有。
總結(jié)：電阻在保護(hù)板中為黑色貼片，用萬(wàn)用表可測(cè)其阻值，當(dāng)封裝較大時(shí)其阻值會(huì)用數(shù)字表示，表示方法如上所述，當(dāng)然電阻阻值一般都有偏差，每個(gè)電阻都有精度規(guī)格，如10KΩ電阻規(guī)格為+/－5％精度則其阻值為9.5KΩ －10.5KΩ范圍內(nèi)都為合格。
C1、C2：由于電容兩端電壓不能突變，起瞬間穩(wěn)壓和濾波作用。總結(jié)：電容在保護(hù)板中為黃色貼片，封裝形式0402較多，也有少數(shù)0603封裝(1.6mm長(zhǎng),0.8mm寬)；用萬(wàn)用表檢測(cè)其阻值一般為無(wú)窮大或MΩ級(jí)別；電容漏電會(huì)產(chǎn)生自耗電大，短路無(wú)自恢復(fù)現(xiàn)象。FUSE：普通FUSE或PTC（Positive Temperature Coefficient的縮寫，意思是正溫度系數(shù)）；防止不安全大電流和高溫放電的發(fā)生，其中PTC有自恢復(fù)功能。
總結(jié)：FUSE在保護(hù)板中一般為白色貼片，LITTE公司提供FUSE會(huì)在FUSE上標(biāo)識(shí)字符D-T，字符表示意思為FUSE能承受的額定電流，如表示D額定電流為0.25A，S為4A，T為5A等。
U1：控制IC；保護(hù)板所有功能都是IC通過監(jiān)視連接在VDD-VSS間的電壓差及VM-VSS間的電壓差而控制C-MOS執(zhí)行開關(guān)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
Cout：過充控制端；通過MOS管T2柵極電壓控制MOS管的開關(guān)。
Dout：過放、過流、短路控制端；通過MOS管T1柵極電壓控制MOS管的開關(guān)。
VM：過流、短路保護(hù)電壓檢測(cè)端；通過檢測(cè)VM端的電壓實(shí)現(xiàn)電路的過流、短路保護(hù)
（U（VM）=I*R（MOSFET））。
總結(jié)：IC在保護(hù)板中一般為6個(gè)管腳的封裝形式，其區(qū)別管腳的方法為：在封裝體上標(biāo)識(shí)黑點(diǎn)的附近為第1管腳，然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)分別為第2、3、4、5、6管腳；如封裝體上無(wú)黑點(diǎn)標(biāo)識(shí)，則正看封裝體上字符左下為第1管腳，其余管腳逆時(shí)針類推）C-MOS：場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管；保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)者 ；連焊、虛焊、假焊、擊穿時(shí)會(huì)造成電池?zé)o保護(hù)、無(wú)顯示、輸出電壓低等不良現(xiàn)象。
總結(jié)：CMOS在保護(hù)板中一般為8個(gè)管腳的封裝形式，它時(shí)由兩個(gè)MOS管構(gòu)成，相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)，分別控制過充保護(hù)和過放、過流、短路保護(hù)；其管腳區(qū)分方法和IC一樣。
在保護(hù)板正常情況下，Vdd為高電平，Vss、VM為低電平，Dout、Cout為高電平；當(dāng)Vdd、Vss、VM任何一項(xiàng)參數(shù)變換時(shí)，Dout或Cout的電平將發(fā)生變化，此時(shí)MOSFET執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作（開、關(guān)電路），從而實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)和恢復(fù)功能。
1．NTC電阻測(cè)試：
用萬(wàn)用表直接測(cè)量NTC電阻值，再與《溫度變化與NTC阻值對(duì)照指導(dǎo)》對(duì)比。
2．識(shí)別電阻測(cè)試：
用萬(wàn)用表直接測(cè)量識(shí)別電阻值，再與《保護(hù)板重要項(xiàng)目管理表》對(duì)比。
3.自耗電測(cè)試：
調(diào)恒流源為3.7V/500mA；萬(wàn)用表設(shè)置為uA檔，表筆插入uA接孔，然后與恒流源串聯(lián)起來(lái)接保護(hù)板B+、B-如下圖所示：此時(shí)萬(wàn)用表的讀數(shù)即為保護(hù)板的自耗電，如無(wú)讀數(shù)用鑷子或錫線短接B-、P-，激活電路。
4.短路保護(hù)測(cè)試：
電芯接到保護(hù)板B+、B-上，用鑷子或錫線短接B-、P-，再短接P+、P-；短路后用萬(wàn)用表測(cè)保護(hù)板開路電壓（如下圖所示）；反復(fù)短接3-5次，此時(shí)萬(wàn)用表讀數(shù)應(yīng)與電芯一致，保護(hù)板應(yīng)無(wú)冒煙、爆裂等現(xiàn)象。
5.內(nèi)阻測(cè)試：
方法一、如右圖連接好電路．用內(nèi)阻測(cè)試儀測(cè)B-、P-間的阻值為RI，再測(cè)B+、P+間的阻值為R2，內(nèi)阻測(cè)試儀本身內(nèi)阻為R3，則保護(hù)板的內(nèi)阻為R1+R2-2R3．
方法二、
如右圖接好電路。
用萬(wàn)用表分別測(cè)3+、P+間及B-、P-間電壓。所得電壓值即為保護(hù)板的內(nèi)阻，因?yàn)殡娐分械碾娏鳛長(zhǎng)A，根據(jù)歐姆定律：R=U/I。
如上圖所示接好電路，按照重要項(xiàng)目管理表設(shè)置好鋰易安數(shù)據(jù)，再按自動(dòng)按鈕，接好后按紅表筆上的按鈕進(jìn)行測(cè)試。此時(shí)鋰易安測(cè)試儀的燈應(yīng)逐次點(diǎn)亮，表示性能OK。按顯示鍵檢查測(cè)試數(shù)據(jù)：‘Chg’表示過充保護(hù)電壓；‘Dis’表過放保護(hù)電壓；‘Ocur’表示過流保護(hù)電流。
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