鋰電PACK—基本知識以及異常培訓

1、德微電子有限公司德微電子有限公司 鋰電池(可充型)之所以需要保護，是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保險器出現(xiàn)。 鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成，保護板是由電子電路組成，在-40至+85的環(huán)境下時刻準確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流，及時控制電流回路的通斷；PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。保護板電芯PTC 保護板通常包括控制IC、MOS開關(guān)及輔助器件NTC、ID存儲器等。其中控制IC，在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導(dǎo)通，使電芯與外電路溝通，而

2、當電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時，它立刻控制MOS開關(guān)關(guān)斷，保護電芯的安全。 NTC是Negative temperature coefficient的縮寫，意即負溫度系數(shù)，在環(huán)境溫度升高時，其阻值降低，使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。 ID是Identification 的縮寫，即身份識別的意思它分為兩種：一是存儲器，常為單線接口存儲器，存儲電池種類、生產(chǎn)日期等信息；二是識別電阻。兩者可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。MOS管電阻PCB保護IC電容1、導(dǎo)通電阻：定義：當充電電流為500mA時，MOS管的導(dǎo)通阻抗。 由于通訊設(shè)備的工作頻率較高，數(shù)據(jù)傳輸要求誤碼率低，其脈沖

3、串的上升及下降沿陡，故對電池的電流輸出能力和電壓穩(wěn)定度要求高，因此保護板的MOS管開關(guān)導(dǎo)通時電阻要小，單節(jié)電芯保護板通常要求70m，如太大會導(dǎo)致通訊設(shè)備工作不正常，如手機在通話時突然斷線、電話接不通、噪聲等現(xiàn)象。2、自耗電流 定義：IC工作電壓為3.6V，空載狀態(tài)下，流經(jīng)保護IC的工 作電流，一般極小. 保護板的自耗電流直接影響電池的待機時間，通常規(guī)定保護板的自耗電流小于20微安.3、電流能力 保護板作為鋰電芯的安全保護器件,既要在設(shè)備的正常工作電流范圍內(nèi),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.5、機械性能、溫度適應(yīng)能力、抗靜電能力 保護板必須能通過國標規(guī)定的震

4、動,沖擊試驗;保護板在-40到85能安全工作,能經(jīng)受15KV的非接觸ESD靜電測試.IC過放控制過充控制+-充電FUSE電芯MOS管123123-+-+-+電平轉(zhuǎn) 換短 路檢測延 時123456VD1VD2VD3VddCtVssDoutCoutV-SDGSDGLi-ion電 池芯電池組件 負 極電池組件 正 極T1T2如圖中，IC由電芯供電，電壓在1.5v10v均能保證可靠工作。當電池被充電使電壓超過設(shè)定值VC(4.25-4.35V)后， VD1翻轉(zhuǎn)使Cout變?yōu)榈碗娖?，T1截止，充電停止，當電池電壓回落至VCR(3.8-4.1V)時，Cout變?yōu)楦唠娖剑琓1導(dǎo)通充電繼續(xù)， VCR小于VC一個

5、定值，以防止電流頻繁跳變。123123-+-+-+電平轉(zhuǎn) 換短 路檢測延 時123456VD1VD2VD3VddCtVssDoutCoutV-SDGSDGLi-ion電 池芯電池組件 負 極電池組件 正 極T1T21、過充保護IC電量過放控制過充控制+-充電IC電量過放控制過充控制+-充電IC電量過放控制過充控制+-充電IC電量過放控制過充控制+-充電IC電量過放控制過充控制+-充電4.25-4.35V3.8-4.1V 當電池電壓因放電而降低至設(shè)定值VD（2.3-2.5V）時， VD2翻轉(zhuǎn)，以IC內(nèi)部固定的短時間延時后，使Dout變?yōu)榈碗娖?，T2截止，放電停止。123123-+-+-+電平轉(zhuǎn)

6、換短 路檢測延 時123456VD1VD2VD3VddCtVssDoutCoutV-SDGSDGLi-ion電 池芯電池組件 負 極電池組件 正 極T1T22、過放保護電量過放控制過充控制-IC+放電LOAD電量過放控制過充控制-IC+放電LOAD電量放電IC+LOAD電量-放電IC+LOAD電壓-放電2.3-2.5VIC+LOAD 當電路放電電流超過設(shè)定值或輸出被短路時，過流、短路檢測電路動作，使MOS管關(guān)斷，電流截止。123123-+-+-+電平轉(zhuǎn) 換短 路檢測延 時123456VD1VD2VD3VddCtVssDoutCoutV-SDGSDGLi-ion電 池芯電池組件 負 極電池組件

7、正 極T1T23、過流、短路保護IC電流門限過放控制過充控制+-放電IC過放控制過充控制+-放電電流門限1、原理框圖同單節(jié)電芯一樣，在多節(jié)電芯保護電路中，保護板同樣必須能對電芯提供過充、過放、過流、短路等保護。IC過放控制過充控制-n節(jié)電芯+2、工作過程說明：以用美舒美MM1414保護IC的四節(jié)電芯保護板為例。原理圖如下圖所示。C?C2C1C7R5R6R7R8C6C5C4P-CHFETP-CHFETPNPR1R2R3R9C3R41234567891011121314151617181920P+P-OVCSDCHGCDCCOLCOVGNDSELCONV1V2V3V4VCC For overcha

8、rgeOvercharge detection voltageCell voltageOV pin(for pull up)Sensing deadNormal stateOverchargeNormal stateOvercharge release voltageCharge OFF For overdischargeCell voltageOverdischarge detection voltageCON pinDCHG pinSensing deadDischarge OFFCharge startDischarge resume voltageNormal stateExterna

9、l controlNormal stateOverdischargeNormal stateexternal stateNormal state For overcurrentSensing deadCS pinDCHG pinNormal stateovercurrentNormal stateReset deadovercurrentCurrent flows from CS pinLoad release我司現(xiàn)主要產(chǎn)品：TCL、康佳、波導(dǎo)、科健、南方高科、恒基偉業(yè)、ATL、美國郎訊、3G、芬蘭威瑪?shù)榷嗫钍謾C、掌上電腦的原裝電池之設(shè)計生產(chǎn)。還成功的為美國休斯公司設(shè)計了衛(wèi)星配件產(chǎn)品電源核心部件，為國內(nèi)某軍工企業(yè)設(shè)計開發(fā)了