离子电池保护板基本常识

amazontan · 发表于 2012-8-12 11:35

1、离子电池保护板基本常识锂离子电池保护板的一些特点及应注意的地方：A：特点：（1）主要技术参数：a.过充保护电压 b.过充实际电池电压 c.过流保护电压 d.过放保护电压 e.过放恢复电压 f.正常工作时自耗 g.待机状态自耗电流（静态工作电流） h.短路保护时间（2）电池保护板所用主要元器件 1板材：PCB 板，工艺分为：沉金，镀金，镀镍，喷锡，沉锡，其中以沉金板工艺最为复杂，成本略高：颜色一般分：绿油黑油，黄油。板厚一般为：0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm 。FPC 板，电池保护板一般为单面板、双面板和四层板，笔记本电池保护板以双面板和四层板为主。 PCB 板与 FPC 板，FPC 板成本最高，是以很多厂家尽可能不做 FPC 板面改用 PCB板。 2控制 IC：中国日本理光、日本精工、美之美、摩托罗拉、台湾立崎、台湾富晶等以上 IC 中以日本理光、精工 EC 质量最为优良，也以它作为控制 IC 性能的标准。是以价格相对就偏高，以台湾 IC 最差。2、对于一般的客户而言，他们都没有要求保护板有 NTC 的。-------解码 IC 根据情况不同，价格差别比较大。3、单节锂电池保护原理介绍：锂电池由于其体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池、自放电率低…等优点被广泛应用在 mpn 当中，与镍氢电池相比，能量密度更高的锂电池在安全方面则显的更为重要。所以，在锂电池的使用过程中，合理的保护线路是锂电池正常、安全工作必不可少的要求。锂电池有锂金属电池、锂离子电池和锂聚合物电池之分；其中锂金属电池通常作为一次电池，也就是不可充电电池，其放电电流不大，应用也不是很广泛；目前我们常说的锂电池实际上是锂离子电池，也是目前应用最广泛的锂电池，锂聚合物电池是第三代锂电池，它的安全性能、能量密度、最大放电电流、对环境的污染等参数是目前三种锂电池中最优秀的，日后的发展趋势当是最好的，而且它的充电管理和保护部分几乎与现有的锂离子电池兼容应用起来很方便。在以下文字中以锂离子电池为例说明保护线路的设计，文字中锂电池指锂离子电池。常规的锂电池标称电压为 3.6V 或 3.7V，充满电后为 4.1V 或4.2V。下面我就介绍单节锂电池保护电路的设计原理。一、保护电路的功能: 1、过充电保护：对锂电池来说，其充电后最高电压不得超过 4.2V，否则电池内的电解质会被分解使得温度上升并产生气体降低电池的使用寿命，严重时甚至会引起爆炸，所以锂电池保护电路一定要保证锂电池绝对不可过度充电。 2、过放电保护：和过充一样，锂电池在过度放电的时候，也会缩短其使用寿命，而且过充过放对锂电池造成的损害是不可逆的。 3、短路保护：锂电池的最大放电电流有一定限制，过大的放电电流同样会引起锂电池的不可恢复的损坏，影响其使用寿命。若由于外部短路引起锂电池大电流放电时要立刻停止放电，否则对锂电池本身和外部设备都可能会造成严重的损害。二、保护功能的实现：目前可以实现锂电池保护功能的芯片很多，单节锂电池保护的方案已经很成熟，国外、台湾、大陆都有很多种芯片可以选择，目前日系理光和精工的方案采用的比较多，比如精工 S8421，理光的 R5421、R5426 等。这两款方案成熟，外围电路简单，但是价格贵。台湾也有几家公司做比如 AIC 和富晶，据说深圳那边用的比较多，另外还有 CS213 好像是新德的产品，用的也不少。大陆杭州有家士兰微电子公司做的 SC451，其外围电路和理光的 R5421完全一样，可以直接替换，另外以做摄像头 DSP 芯片出名的中星微也推出了几款锂电池保护管理 IC。下面我就 mpn 锂电池中经常用到的 SC451 为保护 IC 保护原理做一个介绍！各种保护 IC 实现的功能相差无几，其保护模式和外部线路也大同小异，在实际应用中可根据需要选择不同 IC，下面以 SC451 为例。SC451 为保护 IC，SOT-23-6 封装，提供过充过放过流保护， M1、 M2 为 N-MOS，型号经常使用 5N20V，在线路中起开关作用，当线路发生异常时，SC451 动作，使 M1、M2 处于关断状态，切断锂电池供电回路，达到保护锂电池的目的。 1、过充电保护：不同 IC，同 IC 的不同型号的过充电保护电压是不同的，有 4.25V 也有4.35V 的，这个都需要根据使用的实际情况选择。 SC451 的过充保护电压在 4.284.38 之间，典型值为 4.34V，也就是说当电池电压上升到 4.34V 时 M2 动作，切断供电回路，停止充电，显然比 4.2V 要高出不少，但在充电过程中，为了防止脉冲电压的干扰引起保护线路保护动作，保护 IC 的过保护电压取值都会稍微高些，另外还是为了防止这个脉冲引起保护IC 误动作，通常过充保护都需要一定的延时时间。锂电池过充保护后，解除过充保护状态有两种方法，可以取下充电器，去连接负载或者令其自放电当锂电池的电压降至 4.15V 时，解除过充保护状态。 2、过放电保护：电池电压降至 2.4V 时，进入过放电保护状态，M1 关闭，切断供电回路，锂电池停止对外供电，并将电池保持在低静态电流的状态此时耗电为 0.3uA （不同 IC 此值不同）。同样，为了防止误动作，过放电保护也需要一定的延时时间。当锂电池接上充电器且此时锂电池电压高于过放电电压时可解除过放电保护功能。 3、过电流（短路）保护：在正常工作模式下，如果保护 IC 检测到放电电流过大，即激活过电流保护功能，关闭 M1 切断供电回路，过电流保护的电流门槛值由保护 IC 和 MOS 的Rdson共同决定。其计算公式为：最大过放电电流＝保护 IC 过电流检测电压/Rds（on）2。不同保护 IC 的过电流检测电压不同，常用为 0.15V 或 0.3V。同样，过电流保护也要有一定的延时时间。若由于外部负载引起保护，将外部负载移除即可从保护状态恢复。三、有时，电池接入保护电路后，电池并没有处于正常模式，无法对外放电，此时只要将电池接入充电器即可。对于过放电的锂电有时间接入充电器是不能充电的，要先给电池直接充电到 3.2v 后，才可以接入保护板充电！