锂离子电池保护板设计

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1、锂离子电池保护板设计锂离子电池保护板设计锂离子电池保护器 IC 有适用于单节的及 24 节电池组的。这里介绍这类 保护器的要求，并重点介绍单节锂离子电池保护器电路。对锂离子电池保护器的基本要求：1充电时要充满，终止充电电压精度要保护1；2在充、放电过程中不过流，并有短路保护；3到达终止放电电压要禁止继续放电，终止放电电压精度在3左右；4对深度放电的电池（低于终止放电电压）在充电前以涓流方式预充电； 5为了工作稳定可靠，防止瞬态电压变化的干扰，内部有过充电、过放电、 过流保护的延时电路，防止瞬态干扰造成误动作；6在多个串联的电池组充电时，要保护各节电池电压的匹配平衡，匹配精 度要求10左右；7自

2、身耗电省（无论在充、放电时保护器都是通电工作的）。单节电池保 护器耗电一般小于 10A，多节的一般在 20A 左右；在到达终止放 电时，它处于关闭状态，一般耗电 2A 以下；8保护器电路简单，外围元器件少，占空间小，可以做在电池或电池组中 。富精单节锂离子电池保护器单节锂离子电池保护器 DW01DW01这里以富精单节锂离子电池保护器 DW01DW01 为例来说明保护器的电路及工作 原理。该器件主要特点：终止充电电压有 4.35V、4.30V 及 4.25V（分别由型 号 后缀 A、B、C 表示），充电电压精度可达30mV（0.7）；耗电省， 在 3.5V 工作电压时工作电流典型值 7A，到达终

3、止放电后耗电仅 0.2A；有过充、过放、过流保护，并有延时以免瞬态干扰；过放电电压 2.4V，精度 3.5；小尺寸 5 管脚 SOT-23 封装；工作温度范围-20+80。 DW01 组成的单节锂离子电池保护电路上图，其内部结构简化图及外部元 器件图如下图所示。V1 为控制放电的 MOSFET，V2 为控制充电的 MOSFET，R1、C1 用来消除充电器输入电压的纹波及干扰电压，R2 为防止充电 器电源接反时保护 CS 端的电阻，R3 为 V2 的偏置电阻，FU 为保险丝，BATT+ 及 BATT-为电池组的正极和负极（此保护器电路置于电池中）。 在正常充、放电时，V1、V2 都导通。充电电流

4、从 BATT+流入，经保险丝 向电池充电，经 V1、V2 后由 BATT-流出。正常放电时，电流由 BATT+经负载 RL（图 1 中未画出）后，经 BATT-及 V2、V1 流向电池负极，其电流方向与充 电电流方向相反。由于 V1、V2 的导通电阻 RDS（ON）极小，因此损耗较小。几种保护的工作状态如下：1 1过充电保护过充电保护P1 为控制过充电的带滞后的比较器，R6、R7 组成分压器接在锂离子 电池两端，其中间头检测电池的电压并接在 R1 的同相端，P1 的反相端 接 1.2V 基准电压。充电时电池电压低于过充电阈值电压时，P1 的反相 端电压大于同相端电压，P1 输出低电平，使 Q1

5、 导通，V2 的偏置电阻 R3 有电流流过使 V2 也导通（V1 在充电时是导通的），这样形成充电回路 。当充电到达并超过充电阈值电压时，P1 同相端电压超过 1.2V，P1 输 出高电平，经 100ms 延时后使 Q1 截止，R3 无电压使 V2 截止，充电电路 断开，防止过充电。2 2过放电保护过放电保护过放电保护电路是由 R4、R5 组成的分压器、带滞后的比较器 P2、10 0ms 延时电路、或门及由 Q2、Q3 组成的 CMOS 输出电路组成。当电池放 电达到 2.4V 时，P2 输出高电平，经延时后使 OD 输出低电平，V1 截止， 放电回路断开，禁止放电。3 3过流保护过流保护以放

6、电电流过流保护为例，CS 端为放电电流检测端，它连续地检测放 电电流。这是利用 CS 端的电压 VCS 与放电电流 IL 有一定关系，如上图所 示。如 果把导通的 V1、V2 看做一个电阻，即 RV1DS（ON）及 RV2DS（ON），则放电回路如上图的虚线所示。若忽略 R2 上极小的压降， 则 VCS 对地的电压为：VCS=RV1DS（ON）+RV2DS（ON）IL即 VCS 与放电电流 IL 成比例。过流保护电路由比较器 P3、延时电路或门等组成。若放电电流超过设 定阈值而使 VCS 超过 0.2V，则 P3 输出高电平，其结果与过放电情况相同 使 V2 截止，禁止放电。该器件尚有其他功能

7、，这里不再介绍。有的电路图将 CMOS 集成在一片芯片中，电路形式如下：BOM 如下：序号元件 号名称/型号(规格)封装生产厂家数量1 2 3U3场效应管/TPCS8212TSSOP-8TOSHIBA1 4U1保护 IC/S-8241AAAMCSOT23-5SEIKO1 5 6F1保险丝/0434005.NR0603LITTELFUSE1 7 8 9 10 11C3 12C1,C2电容(0.1U,10%,25V)0603MURAT0603A313 14 15 16R1电阻(470)1 17R2电阻(1K)0603ROHM1 18 19R3NTC(10K)0603MITSUBISHI1 20 21 2223PCB 板BLJSKM1(0.4*7.17*24.5)普通金ASSUN124 25 26 27 28 29 30 31备注:所有电阻精度为:5%。