詳解3.7V鋰電池保護板原理圖
本文來源：電源網
鋰電池保護板主要由維護IC(過壓維護)和MOS管(過流維護)構成，是用來保護鋰電池電芯安全的器材。鋰電池具有放電電流大、內(nei) 阻低、壽數長、無回憶效應等被人們(men) 廣泛運用，鋰離子電池在運用中禁止過充電、過放電、短路，不然將會(hui) 使電池起火、爆破等喪(sang) 命缺陷，所以，在運用可充鋰電池都會(hui) 帶有一塊維護板來維護電芯的安全。
1 電壓保護能力
過充電保護板：保護板有必要具有防止電芯電壓超越預設值的才幹過放電維護：保護板有必要具有防止電芯電壓低於(yu) 預設值的才幹。
2 電流能力
(過流保護電流，短路保護)
保護板作為(wei) 鋰電芯的安全保護器材，既要在設備的正常作業(ye) 電流規模內(nei) ，能可靠工作，又要在當電池被意外短路或過流時能迅速動作，使電芯得到保護。
3 導通電阻
定義(yi) ：當充電電流為(wei) 500mA時，MOS管的導通阻抗。
由於(yu) 通訊設備的工作頻率較高，數據傳(chuan) 輸要求誤碼率低，其脈衝(chong) 串的上升及下降沿陡，故對電池的電流輸出能力和電壓穩定度要求高，因而保護板的MOS管開關(guan) 導通時電阻要小，單節電芯保護板通常在《70mΩ，如太大會(hui) 導致通訊設備作業(ye) 不正常，如手機在通話時突然斷線、電話接不通、噪聲等現象。
4 自耗電流
定義(yi) ：IC作業(ye) 電壓為(wei) 3.6V，空載狀況下，流進保護IC的作業(ye) 電流，一般極小。
保護板的自耗電流直接影響電池的待機時刻，通常規則保護板的自耗電流小於(yu) 10微安。
5 機械功能、溫度適應能力、抗靜電能力
保護板有必要能通過國際規則的轟動，衝(chong) 擊實驗；保護板在40到85度能安全工作，能經受±15KV的非觸摸ESD靜電測驗。
鋰電池充放電保護電路的特點及工作原理
鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC協同完成，保護板由電子元件組成，在-40℃~+85℃的環境下時刻準確地監視電芯的電壓和充放電回路的電流，並及時控製電流回路的通斷；PTC的主要作用是在高溫環境下進行保護，防止電池發生燃燒、爆炸等惡性事故。
[提示]PTC是英文PosiTlvetemperature coefficient的縮寫(xie) ，意即正溫度係數電阻(溫度越高，阻值越大)。該元件可起過流保護作用，即防止電池高溫放電和不安全的大電流充放電。PTC器件采用高分子材料聚合物，通過嚴(yan) 格的工藝製成，由聚合物樹醋基體(ti) 及分布在裏麵的導電粒子組成。在正常情況下，導電粒子在樹醋中構成導電通路，器件表現為(wei) 低阻抗；當電路中有過流現象發生時，流經PTC的大電流產(chan) 生的熱量使聚合物樹醋基體(ti) 體(ti) 積膨脹，因而切斷導電粒子間的連接，從(cong) 而對電路起到過流保護作用。當故障解除後，該元件可自動恢複到初始狀態，保證電路正常工作。
一、鋰電池的充放電要求
1. 鋰電池的充電
單節鋰電池的最高充電終止電壓為(wei) 4.2V，不能過充，否則會(hui) 因正極的鋰離子丟(diu) 失太多而使電池報廢。對鋰電池充電時，應采用的恒流、恒壓充電器，先恒流充電至鋰電池兩(liang) 端電壓為(wei) 4.2V後，轉入恒壓充電模式；當恒壓充電電流降至100mA時，應停止充電。
充電電流(mA)可為(wei) 0.1~1.5倍電池容量，例如：1350mAh的鋰電池，其充電電流可控製在135mA~2025mA之間。常規充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右，充電時間約為(wei) 2~3小時。
2. 鋰電池的放電
由於(yu) 鋰電池的內(nei) 部結構原因，放電時鋰離子不能全部移向正極，必須保留一部分鋰離子在負極，以保證在下次充電時鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則，電池壽命會(hui) 縮短。為(wei) 了保證石墨層中放電後留有部分鋰離子，就要嚴(yan) 格限製放電終止最低電壓，也就是說鋰電池不能過放電。單節鋰電池的放電終止電壓通常為(wei) 3V，最低不能低於(yu) 2.5V。電池放電時間長短與(yu) 電池容量、放電電流大小有關(guan) 。電池放電時間(小時)=電池容量/放電電流，且鋰電池放電電流(mA)不應超過電池容量的3倍，例如：1000mAh的鋰電池，則放電電流應嚴(yan) 格控製在3A以內(nei) ，否則會(hui) 使電池損壞。
二、 保護電路的組成
保護電路通常由控製IC、MOS開關(guan) 管、熔斷保險絲(si) 、電阻、電容等元件組成，如圖2所示。正常的情況下，控製IC輸出信號控製MOS開關(guan) 管導通，使電芯與(yu) 外電路導通，當電芯電壓或回路電流超過規定值時，它立即控製MOS管關(guan) 斷，以保護電芯的安全。
控製IC內(nei) 置高精度電壓檢測電路和多級電流檢測電路。其中，電壓檢測電路一是對充電電壓進行檢測，一旦達到其設定閾值(通常為(wei) 3.9V~4.4V)，立即進入過充電保護狀態；二是對放電電壓進行檢測，一旦達到其設定閾值(通常為(wei) 2V~3V)，立即進入過放電保護狀態。
在該電路中，MOS開關(guan) 管多采用薄型TSSOP-8或SOT23-6封裝形式，其外形如圖3所示。這些MOS開關(guan) 管有的內(nei) 含一隻N溝道場效應管，如FDMC7680，其①~③腳為(wei) S極，④腳為(wei) G極，⑤~⑧腳為(wei) D極，其內(nei) 部結構圖如圖4所示；有的內(nei) 含兩(liang) 隻N溝道場效應管，如FDW9926A、8205A等，其引腳功能與(yu) 封裝形式有關(guan) 。
圖③
圖④
[提示]若控製IC與(yu) MOS開關(guan) 管上有小圓形凹點，則該凹點所對管腳為(wei) ①腳；若表麵沒有凹點，則元件型號標注左側(ce) 的第一個(ge) 管腳為(wei) ①腳，其餘(yu) 引腳按逆時針方向排列。另外，在使用MOS開關(guan) 管時，需根據實際線路走向判斷其內(nei) 部電路，從(cong) 而進行正確的代換。
另外，部分鋰電池保護電路中還安裝有NTC和ID信號形成元件。NTC是英文NegaTlvetemperature coefficient的縮寫(xie) ，意即負溫度係數電阻。該元件在此電路中主要起過熱保護作用，即當電池自身或其周邊環境溫度升高時，NTC元件阻值降低，使用電設備或充電設備及時作出反應，若溫度超過一定值時，係統進入保護狀態，停止充放電。ID是Iden TlficaTlon的縮寫(xie) ，即身份識別的意思，其信息識別的元件分為(wei) 兩(liang) 種：一是存儲(chu) 器，常為(wei) 獸(shou) 線接口存儲(chu) 器，存儲(chu) 電池種類、生產(chan) 日期等信息；二是識別電阻，這兩(liang) 者均可起到產(chan) 品的可追溯和應用的限製。
三、保護電路工作原理分析
單節鋰電池的正常輸出電壓約為(wei) 3.7V，可直接作為(wei) 手機、MP3/MP4及部分小屏幕的平板電腦的電源。對於(yu) 需要較高電壓的電器而言，如移動DVD/EVD或大屏幕平板電腦，這時可用多節鋰電池串聯得到所需電壓，如一款需11.1V供電的平板電腦，則配用電池組件為(wei) 三塊串聯的鋰電池。
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