电池保护板学习

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1、电池保护板电池保护板电池保护板，顾名思义电池保护板主要是针对可充电（一般指锂电池）起 保护作用的集成电路板。 锂电池（可充型）所以需要保护，是由它本身特性决 定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高过充、过放、过流、短路及超高 温充放电，温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块带上捷比信采样电阻的保护板和因此锂电池锂电组件总会跟着一块带上捷比信采样电阻的保护板和 一片电流保险器出现。一片电流保险器出现。 目 录 1 定义 2 原理 3 发展前景 4 主要作用 5 其它相关 5.1 电芯 5.2 端口 1 定义 锂电池的保护功能通常由保护

2、电路板和锂电池的保护功能通常由保护电路板和 PTC 或或 TCO 等电流器件协同完成等电流器件协同完成. 保护板是由电子电路组成，在-40至+85的环境下时刻准确的监视电芯的电 压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断电流回路的通断；PTC 或 TCO 在高温环境下防 止电池发生恶劣的损坏。 保护板通常包括控制保护板通常包括控制 IC、MOS 开关、开关、JEPSUN 捷比信精密电阻及辅助器捷比信精密电阻及辅助器 件件 NTC、ID 存储器存储器,PCB 等。等。其中控制 IC，在一切正常的情况下控制 MOS 开 关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立 刻（数十

3、毫秒）控制 MOS 开关关断，保护电芯的安全。NTC 是是 Negative temperature coefficient 的缩写，意即的缩写，意即负温度系数负温度系数，在环，在环 境温度升高时，其阻值降低，境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断 而停止充放电。ID 存储器常为单线单线接口存储器，ID 是是 Identification 的缩写的缩写，即身份识别即身份识别 的意思，的意思，存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。PTC 是英文是英文 Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是的缩写，意思

4、是正温度系数正温度系数。专 业里面通常把正温度系数器件简称为 PTC，电池产品里 PTC 可以防止电池高温 放电和不安全的大电流的发生，根据电池的电压、电流密度特性和应用环境， 对 PTC 有专门的要求。PTC 是电池组件产品里一个非常重要的部件，对电池的安全担负着重要使 命，它本身的性能和品质也是电池组性能和品质的一个重要因数。 保护板对单一电芯保护时，保护板设计会相对简单，技术性较高的地方在于，比如对动力电池保护板设计需要注意的电压平台问题，动力电池在使用中 往往被要求很大的平台电压，所以设计保护板时尽量使保护板不影响电芯放电 的电压，这样对控制 IC，精密电阻等元件的要求就会很高，一般国

5、产 IC 能满 足大多数产品要求，特殊可以采用进口产品，电流采样电阻则需要使用 JEPSUN 捷比信电阻，以满足高精密度，低温度系数，无感等要求。对多电芯 保护板设计，则有更高的技术要求，按照不同的需要，设计复杂程度各不相同 的产品。 主要技术功能： 1、过充保护 2、过放保护 3、过流、短路保护 手机电池启动保护后的解决方法（来源于网络）： 1、用原配的直冲在手机上直接充电，会把电池保护板的保护电路自动冲开。 2、把电池的正负极瞬间短路，看到电极片上有火花就行了，多试几次，然后再 用直充充电。 3、找个 5V 的直流电，用正负极轻触电池的正负极，多试几次，再用原充电器 充。2 原理 电池保护

6、板工作原理 锂电池保护板根据使用 IC,电压等不同而电路及参数有所不同,常用的保护 IC 有 8261,DW01+,CS213,GEM5018 等，其中精工的 8261 系列精度更好，当然价钱 也更贵。后面几种都是台湾出的，国内次级市场基本都用 DW01+和 CS213 了， 下面以 DW01+ 配 MOS 管 8205A（8pin）进行讲解:锂电池保护板其正常工作过程为锂电池保护板其正常工作过程为:当电芯电压在 2.5V 至 4.3V 之间时，DW01 的第 1 脚、第 3 脚均输出高电平(等 于供电电压)，第二脚电压为 0V。此时 DW01 的第 1 脚 、第 3 脚电压将分别 加到 82

7、05A 的第 5、4 脚，8205A 内的两个电子开关因其 G 极接到来自 DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极 与保护板的 P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。保护板过放电保护控制原理保护板过放电保护控制原理: 当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时 DW01 内部将 通过 R1 电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约 2.3V 时 DW01 将认为电 芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第 1 脚的输出电压，使第 1 脚电压 变为 0V，8205A 内的开关管因第 5 脚无电压而关闭。此时电芯的 B-与保护板 的 P-之

8、间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。保护板 处于过放电状态并一直保持。等到保护板的 P 与 P-间接上充电电压后，DW01 经 B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第 1 脚输出高电压，使8205A 内的过放电控制管导通，即电芯的 B-与保护板的 P-又重新接上，电芯经 充电器直接充电。 保护板过充电保护控制原理保护板过充电保护控制原理: 当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当 电芯电压升高到 4.4V 时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立 即断开第 3 脚的输出电压，使第 3 脚电压变为 0V，8205A 内

9、的开关管因第 4 脚 无电压而关闭。此时电芯的 B-与保护板的 P-之间处于断开状态。即电芯的充电 回路被切断，电芯将停止充电。保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护 板的 P 与 P-间接上放电负载后，因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部 的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压 被放到低于 4.3V 时,DW01 停止过充电保护状态重新在第 3 脚输出高电压，使 8205A 内的过充电控制管导通，即电芯的 B-与保护板 P-又重新接上，电芯又能 进行正常的充放电.保护板短路保护控制原理保护板短路保护控制原理: 如图所示，在保护板对外放电的过程中，820

10、5A 内的两个电子开关并不完全等 效于两个机械开关，而是等效于两个电阻很小的电阻，并称为 8205A 的导通内 阻， 每个开关的导通内阻约为 30mU 03a9 共约为 60mU 03a9，加在 G 极上的 电压实际上是直接控制每个开关管的导通电阻的大小当 G 极电压大于 1V 时， 开关管的导通内阻很小(几十毫欧)，相当于开关闭合，当 G 极电压小于 0.7V 以 下时，开关管的导通内阻很大(几 M)，相当于开关断开。电压 UA 就是 8205A 的导通内阻与放电电流产生的电压，负载电流增大则 UA 必然增大,因 UA0.006LIUA 又称为 8205A 的管压降，UA 可以简接表明放电电

11、流的大小。 上升到 0.2V 时便认为负载电流到达了极限值，于是停止第 1 脚的输出电压，使 第 1 脚电压变为 0V、8205A 内的放电控制管关闭，切断电芯的放电回路，将关 断放电控制管。换言之 DW01 允许输出的最大电流是 3.3A，实现了过电流保 护。短路保护控制过程短路保护控制过程: 短路保护是过电流保护的一种极限形式，其控制过程及原理与过电流保护一样， 短路只是在相当于在 P P-间加上一个阻值小的电阻(约为 0)使保护板的负载电 流瞬时达到 10A 以上，保护板立即进行过电流保护。3 发展前景 由于近几年的动力锂电池的飞速发展，无论是生产工艺还是材料技术改进上， 或价格的优势，

12、都有相当大的突破，因此它也为多并多串打下坚实的基础。替 代铅酸电池的时代越来越近。无论电动自行车还是后备电源，它的市场占有率 自然也开始疯狂扩大，这是不可否认的事实。那么，为了电池的安全与寿命，锂电池的有效保护自然也少不了，此时保护板在电池包内也是一个非常核心的 部件之一。 理论上来讲，动力多串电池保护板已经没有太多的电子技术含量了，比如电路 与软件处理，有太多的选择。其主要是把保护部分如何做到稳定，可靠，更安 全，更实用，当然价格也是其中之一。想要真正的想把它做好，那是一件非常 复杂细心而又漫长的轮回工作。如果要按经验与技术值的占比比值的话，技术 只占 20% 。经验要占到 80% 。做好动

13、力电池保护板没有个三五年的经验，还 是有困难的。当然做好与能做是两回事。为什么会有这样的结论呢?这是有依据 的。说实话，保护板的方案电路并不复杂，只要在电池电子行业工作了一两年， 设计个电路与抄袭人家一个电路不是什么难事。比如：多串动力电池他主要是 高电压，大电流，高内阻工作(微电流)，电池包工作环境的考量等等，这都牵 扯到多年的电子专业综合经验。大到要对整个 PACK 的了解，小到一个电阻,电 容或晶体管的选型,或是布板时的注意细节。总的一句话，保护板主要是稳定， 可靠，安全的保护电池组，保证电池组的正常安全使用或使用得更久，其它添 加的特有技术与功能，都是浮云。 4 主要作用 1.电压保护

14、：过充，过放，这要根据电池的材料不同而有所改变，这点看似简 单，但要细节上来看，还是有经验学问的。 过充保护，在我们以往的单节电池保护电压都会高出电池充饱电压 50150mV。但是动力电池不一样，如果你要想延长电池寿命，你的保护电压就 选择电池的充饱电压，甚至还要比此电压还低些。比如锰锂电池，可以选择 4.18V4.2V。因为它是多串数的，整个电池组的寿命容量主要是以容量最低的 那颗电池以准，小容量的总是在大电流高电压工作，所以衰减加快。而大容量 每次都是轻充轻放，自然衰减要慢得多了。为了让小容量的电池也是轻充轻放， 所以过充保护电压点不要选择太高。这个保护延时可以做到 1S,防止脉冲的影响

15、从而保护。过放保护，也是与电池的材料有关，如锰锂电池一般选择在 2.8V3.0V。尽量 要比它单颗电池过放的电压稍高点。因为，在国内生产的电池，电池电压低于 3.3V 后，各颗电池的放电特性完全不一，因此是提前保护电池，这样对电池的 寿命是一个很好的保护。总的一点就是尽量让每一颗电池都工作在轻充轻放下工作，一定是对电池的寿 命是一个帮助。 过放保护延滞时间，它要根据负载的不同而有所改变，比如电动工具类的，他 的启动电流一般都在 10C 以上，因此会在短时间内把电池的电压拉到过放电压 点从而保护。此时无法让电池工作。这是值得注意的地方。2.电流保护：它主要体现在工作电流与过电流使开关 MOS 断

16、开从而保护电池组 或负载。 MOS 管的损坏主要是温度急剧升高，它的发热也是电流的大小及 本身的内阻来决定的，当然小电流，对 MOS 没什么影响，但是大电流呢，这个就要好好 做些处理了， 在通过额定电流时，小电流 10A 以下，我们可以直接用电压来 驱动 MOS 管。大电流，一定是要加驱动，给 MOS 足够大的驱动电流。以下在 MOS 管驱动有讲到 工作电流，在设计的时候，MOS 管上不能存在超过 0.3W 的功率。计算工式： I2*R/N。R 为 MOS 的内阻，N 为 MOS 的数量。如果功率超过，MOS 会产生 25 度以上的温升，又因它们都是密封的,就算有散热片，长时间工作时，温度还 是会上去，因为他没地方可散热。当然 MOS 管是没任何问题，问题是他产生 热量会影响到电池，毕竟保护板是与电池放在一起的。 过流保护(最大电流)，此项是保护板必不可少的，非常关键的一个保护参数。 保护电流的大小与 MOS 的功率息息相关，因此在设计时，要尽量给出 MOS 能 力的余量。在布板的时候，电流检测点一定要选好位置，不能只接通就行，这 需要经验值。一般建议接在