最新锂电池保护板基本知识

锂电池(可充型)之所以需要保护，是由它本 身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了 它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充 放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致 的保护板和一片电流保险器出现。

锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC 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，及时控制电流 回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生 恶劣的损坏。

保护板

NTC 电芯

PTC

保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、 电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器 等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制 MOS开关导通，使电芯与外电路导通，而当电 芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制 MOS开关关断，保护电芯的安全。

保护IC

PCB

电容

电阻

MOS管

保护板元器件简介1、电阻：起限流、采样作用； 2、电容：对直流电而言电阻值“∞“,对交流电而言阻 值接近零，电容两端电压 不能突变，能起瞬间稳压作用，滤波作用； 3、FUSE:熔断保险丝，起过流保护作用； 4、PTC: PTC是Positive temperature coefficient的 缩写，意即正温度系数电阻，(温度越高，阻值越 大),可以防止电池高温放电和不安全的大电流的发 生，即过流保护作用。

PTC器件采用高分子材料聚合物，通过严格的工艺制成， 由聚合物树酯基体及分布在里面的导电粒子组成，在正常 情况下，导电粒子在树酯中构成导电通路，器件表现为低 阻抗，电路中有过流发生时，流经PTC的大电流产生的热 量使聚合物树酯基体体积臌胀，因而切断导电粒子间的连 接，从而对电路的过流起保护作用。当故障解除后，方可 自动恢复到初始状态，保证电路正常工作。受热基体膨胀 通路 故障解除基体恢复初始状态 断路

5、NTC是Negative temperature coefficient的缩写，意即负温度系数，在环 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。 6、ID是Identification 的缩写，即身份 识别的意思它分为两种：一是存储器，常为单 线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信 息；二是识别电阻。两者可起到产品的可追溯 和应用的限制。

7、IC: 特点： ①内藏高精度电压检出电路； A 、过充电检出电压(3.9V~4.4V),一般来说， IC 型号不同，过充电检出电压也不一样，就我司现在 使用的IC而言，过充电检出电压在4.2V~4.4V; B、 过放电检出电压(2.0V~3.0V),一般来说， IC型号不同，过放电检出电压也不一样，就我司现在 使用的IC而言，过放电检出电压在2.6V~2.8V; ②连

接充电器的端子采用高耐压装置； ③各种延迟时间由内载电路来实现(过放、过充电， 过电流延迟); ④内藏三级过电流检出电路(过电路1、过电流2、负 载短路); ⑤充电器检出功能、异常充电电流检出功能； ⑥工作温度范围：-40℃~+85℃。

IC的外形结构六脚

IC的内部结构

五脚

在保护板正常的情况下，Vdd为高电平，Vss,VM为低电平，DO、 CO为高电平，当Vdd,Vss,VM任何一项参数变换时，DO或CO端的 电平将发生变化。关于IC几种状态的概念(通常状态下CO、DO为高电平，电池能充放电)1、过充电检出电压：在通常状态下，Vdd逐渐提升至CO端由高电平 变为低电平时VDD-VSS间电压。 2、过充电解除电压：在充电状态下，Vdd逐渐降低至CO端由低电平 变为高电平时VDD-VSS间电压。 3、过放电检出电压：通常状态下，Vdd逐渐降低至D O端由高电平 变为低电平时VDD- VSS间电压。 4、过放电解除电压：在过放电状态下，Vdd逐渐上升到DO端由低电平 变为高电平时 VDD-VSS间电压 。 5、过电流1检出电压：在通常状态下，VM逐渐升至DO由高电平 变为低电平时VM-VSS间电压。 6、过电流2检出电压：在通常状态下，VM从OV起以1ms以上4ms以下的 速度升到 DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。

7、负载短路检出电压：在通常状态下，VM以OV起以1μS以上 50μS以下的速度升至DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 8、充电器检出电压：在过放电状态下，VM以OV逐渐下降至DO 由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。 9、通常工作时消耗电流：在通常状态下，流以VDD端子的电流 (IDD)即为通常工作时消耗电流。 10、过放电消耗电流：在放电状态下，流经VDD端子的电流 (IDD)即为过流放电消耗电流。

保护板IC外置部件要求(以S81241为例):记号 R1 部件 阻抗 推荐值 470Ω min 300Ω max 1.3KΩ

C1R2

电容阻抗

0.1μF1KΩ

0.01μF300Ω

1.0μF1.3KΩ

1、在R1处加载比R2小的阻抗的场合，由于充电器连接电流从充电器流向IC, VDD-VSS间电压有超过最大额定值的情况，故R1一般小于R2。 2、如果C1上加载少于0.01μF的电容，对负载短路检出，充电器的连接，过电 流1和过电流2来说，DO有可能发生振荡。 3、若R2设定电阻小于300Ω,则在充电时，充电电流有可能超过IC容许功耗而 损坏IC,如果R2超过1.3KΩ时，则高电压充电器充电时，有不能切断 充电电源的情况。

MOS管MOS管外型结构1 2 3 4 8 7 6 5 5 6 7 8 4 3 2 1 1 8

23 4

76 5

图一

图二

图三

在图一中，MOS管脚1、8通过MOS管内部线路或保护板上线路 连在一起；脚2和脚3,脚6 和脚7 通过内部连在一起； 在图二中，MOS管脚D1、D2通过MOS管内部线路连在一起； 在图三中，MOS

管脚1、2、3通过内部线路连在一起，MOS管 脚5、6、7、8通过内部线路连在一起。

IC、MOS管管脚的命名规则1 2 3 4 8 7 6 5

G2N

图一

图二

一般来说，双列式电子元器件的管脚命名都遵从逆时针命名规则，IC、MOS 管也不例外。这一般包含两种类型：1、如元器件上有小圆凹点则凹点所对 管脚为1脚，其余的按逆时针排列(图一);2、如没凹点，但有文字(通常 为元件型号),则将元件摆放至正常的文字读写状态，(图2)文字下方左 侧的第一个管脚为1脚，其余按逆时针排列。

1、导通电阻： 定义：当充电电流为500mA时，MOS管的导通阻抗。

由于通讯设备的工作频率较高，数据传输要求误码 率低，其脉冲串的上升及下降沿陡，故对电池的电流输 出能力和电压稳定度要求高，因此保护板的MOS管开关导 通时电阻要小，单节电芯保护板通常在<70mΩ,如太大 会导致通讯设备工作不正常，如手机在通话时突然断线、 电话接不通、噪声等现象。

2、自耗电流

定义：IC工作电压为3.6V,空载状态下，流经保护IC的工 作电流，一般极小. 保护板的自耗电流直接影响电池的待机时间，通常规定保 护板的自耗电流小于10微安.3、电流能力 保护板作为锂电芯的安全保护器件,既要在设备的正常工 作电流范围内,能可靠工作,又要在当电池被意外短路或过流时 能迅速动作,使电芯得到保护. 5、机械性能、温度适应能力、抗静电能力 保护板必须能通过国标规定的震动，冲击试验；保护板在 -40到85℃能安全工作,能经受±15KV的非接触ESD静电测试.