锂电池保护板的作用详解

第一章维护板的构成和首要效果

本文首要介绍锂电池维护板的构成，电池维护板的首要效果，作业原理。以及生产的单节锂电池维护线路的应用规模，电功用参数，首要资料，尺度标准，等项目的相关内容。本标准书所描绘的一切项目规范可作为质量检验规范及依据。

2产品应用规模

（1）液态锂离子可充电电池；

（2）聚合物锂离子可充电电池。

一、维护板的构成

锂电池（可充型）之所以需求维护，是由它自身特性决议的。因为锂电池自身的资料决议了它不能被过充、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美的维护板和一片电流稳妥器呈现。锂电池的维护功用通常由维护电路板和PT协同完成，维护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监督电芯的电压和充放回路的电流，即时操控电流回路的通断；PTC在高温环境下避免电池产生恶劣的损坏。

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维护板通常包含操控IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器材NTC、ID存储器等。其间操控IC，在一切正常的状况下操控MOS开关导通，使电芯与外电路交流，而当电芯电压或回路电流超越规定值时，它立刻（数十毫秒）操控MOS开关关断，维护电芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值下降，使用电设备或充电设备及时反应、操控内部中止而中止充放电。ID存储器常为单线接口存储器，ID是Identification的缩写即身份辨认的意思，存储电池品种、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。

二、维护板的首要效果

一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测操控电芯电压与充放电回路的作业电流、电压，在一切正常状况下C-MOS开关管导通，使电芯与维护电路板处于正常作业状态，而当电芯电压或回路中的作业电流超越操控IC中比较电路预设值时，在15～30ms内（不同操控IC与C-MOS有不同的响应时刻），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以确保使用者与电芯的安全。

第二章维护板的作业原理

维护板的作业原理图：

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如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能确保可靠作业。

1、过充维护及过充维护康复

当电池被充电使电压超越设定值VC(4.25-4.35V，具体过充维护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电中止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V，具体过充维护康复电压取决于IC)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续，VCR必须小于VC一个定值，以避免频繁跳变。

2、过放维护及过放维护康复

当电池电压因放电而下降至设定值VD（2.3-2.5V，具体过充维护电压取决于IC）时，VD2翻转，以短时刻延时后，使Dout变为低电平，T2截止，放电中止，当电池被置于充电时，内部或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。

3、过流、短路维护

当电路充放回路电流超越设定值或被短路时，短路检测电路动作，使MOS管关断，电流截止。

第三章维护板首要零件的功用介绍

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R1：基准供电电阻；与IC内部电阻构成分压电路，操控内部过充、过放电压比较器的电平翻转；一般在阻值为330Ω、470Ω比较多；当封装方式（即用规范元件的长和宽来表明元件巨细，如0402封装标识此元件的长和宽分别为1.0mm和0.5mm）较大时，会用数字标识其阻值，如贴片电阻上数字标识473，即表明其阻值为47000Ω即47KΩ（第三位数表明在前两位后面加0的位数）。R2：过流、短路检测电阻；经过检测VM端电压操控维护板的电流，焊接不良、损坏会形成电池过流、短路无维护，一般阻值为1KΩ、2KΩ较多。R3：ID辨认电阻或NTC电阻（前面有介绍）或两者都有。总结：电阻在维护板中为黑色贴片，用万用表可测其阻值，当封装较大时其阻值会用数字表明，表明办法如上所述，当然电阻阻值一般都有误差，每个电阻都有精度标准，如10KΩ电阻标准为+/－5％精度则其阻值为9.5KΩ－10.5KΩ规模内都为合格。C1、C2：因为电容两头电压不能突变，起瞬间稳压和滤波效果。

总结：电容在维护板中为黄色贴片，封装方式0402较多，也有少数0603封装(1.6mm长,0.8mm宽)；用万用表检测其阻值一般为无穷大或MΩ等级；电容漏电会产生自耗电大，短路无自康复现象。FUSE：一般FUSE或PTC（PositiveTemperatureCoefficient的缩写，意思是正温度系数）；避免不安全大电流和高温放电的产生，其间PTC有自康复功用。

总结：FUSE在维护板中一般为白色贴片，LITTE公司提供FUSE会在FUSE上标识字符D-T，字符表明意思为FUSE能承受的额定电流，如表明D额定电流为0.25A，S为4A，T为5A等；现我司一切较多为额定电流为5A的FUSE，即在本体上标识字符’T’。

U1：操控IC；维护板一切功用都是IC经过监督连接在VDD-VSS间的电压差及VM-VSS间的电压差而操控C-MOS履行开关动作来完成的。

Cout：过充操控端；经过MOS管T2栅极电压操控MOS管的开关。

Dout：过放、过流、短路操控端；经过MOS管T1栅极电压操控MOS管的开关。

VM：过流、短路维护电压检测端；经过检测VM端的电压完成电路的过流、短路维护（U（VM）=I*R（MOSFET））。

总结：IC在维护板中一般为6个管脚的封装方式，其区别管脚的办法为：在封装体上标识黑点的邻近为第1管脚，然后逆时针旋转分别为第2、3、4、5、6管脚；如封装体上无黑点标识，则正看封装体上字符左下为第1管脚，其余管脚逆时针类推）C-MOS：场效应开关管；维护功用的完成者；连焊、虚焊、假焊、击穿时会形成电池无维护、无显现、输出电压低等不良现象。总结：CMOS在维护板中

一般为8个管脚的封装方式，它时由两个MOS管构成，相当于两个开关，分别操控过充维护和过放、过流、短路维护；其管脚区别办法和IC相同。

在维护板正常状况下，Vdd为高电平，Vss、VM为低电平，Dout、Cout为高电平；当Vdd、Vss、VM任何一项参数变换时，Dout或Cout的电平将产生改变，此刻MOSFET履行相应的动作（开、关电路），然后完成电路的维护和康复功用。

第四章维护板首要功用测验办法

1．NTC电阻测验：

用万用表直接测量NTC电阻值，再与《温度改变与NTC阻值对照指导》比照。

2．辨认电阻测验：

用万用表直接测量辨认电阻值，再与《维护板重要项目办理表》比照。

3.自耗电测验：

调恒流源为3.7V/500mA；万用表设置为uA档，表笔刺进uA接孔，然后与恒流源串联起来接维护板B+、B-如下图所示：此刻万用表的读数即为维护板的自耗电，如无读数用镊子或锡线短接B-、P-，

激活电路。

4.短路维护测验：

电芯接到维护板B+、B-上，用镊子或锡线短接B-、P-，再短接P+、P-；短路后用万用表测维护板开

路电压（如下图所示）；重复短接3-5次，此刻万用表读数应与电芯共同，维护板应无冒烟、爆裂等现象。

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如上图所示接好电路，依照重要项目办理表设置好锂易安数据，再按主动按钮，接好后按红表笔上的按钮进行测验。此刻锂易安测验仪的灯应逐次点亮，表明功用OK。按显现键查看测验数据：‘Chg’表明过充维护电压；‘Dis’表过放维护电压；‘Ocur’表明过流维护电流。

第五章维护板常见不良剖析

一、无显现、输出电压低、带不起负载：

此类不良首要排除电芯不良（电芯原本无电压或电压低），假如电芯不良则应测验维护板的自耗电，看是否是维护板自耗电过大导致电芯电压低。假如电芯电压正常，则是因为维护板整个回路不通（元器材虚焊、假焊、FUSE不良、PCB板内部电路不通、过孔不通、MOS、IC损坏等）。具体剖析

步骤如下：

（一）、用万用表黑表笔接电芯负极，红表笔顺次接FUSE、R1电阻两头，IC的Vdd、Dout、Cout端，P+端（假设电芯电压为3.8V），逐段进行剖析，此几个测验点都应为3.8V。若不是，则此段电路有问题。

1.FUSE两头电压有改变：测验FUSE是否导通，若导公例是PCB板内部电路不通；若不导公例FUSE

有问题（来料不良、过流损坏（MOS或IC操控失效）、原料有问题（在MOS或IC动作之前FUSE被烧坏），然后用导线短接FUSE，继续往后剖析。

2.R1电阻两头电压有改变：测验R1电阻值，若电阻值反常，则或许是虚焊，电阻自身开裂。若电阻值无反常，则或许是IC内部电阻呈现问题。

3.IC测验端电压有改变：Vdd端与R1电阻相连。Dout、Cout端反常,则是因为IC虚焊或损坏。

4.若前面电压都无改变，测验B-到P+间的电压反常，则是因为维护板正极过孔不通。

（二）、万用表红表笔接电芯正极，激活MOS管后，黑表笔顺次接MOS管2、3脚，6、7脚，P-端。

1.MOS管2、3脚，6、7脚电压有改变,则表明MOS管反常。

2.若MOS管电压无改变，P-端电压反常，则是因为维护板负极过孔不通。

二、短路无维护：

1.VM端电阻呈现问题：可用万用表一表笔接IC2脚，一表笔接与VM端电阻相连的MOS管管脚，承认

其电阻值巨细。看电阻与IC、MOS管脚有无虚焊。

2.IC、MOS反常：因为过放维护与过流、短路维护共用一个MOS管，若短路反常是因为MOS呈现问题，则此板应无过放维护功用。

3.以上为正常状况下的不良，也或许呈现IC与MOS配置不良引起的短路反常。如前期呈现的BK-901，其型号为‘312D’的IC内延迟时刻过长，导致在IC作出相应动作操控之前MOS或其它元器材已被损坏。

注：其间确定IC或MOS是否产生反常最简易、直接的办法便是对有置疑的元器材进行替换。

三、短路维护无自康复：

1.设计时所用IC原本没有自康复功用,如G2J，G2Z等。

2.仪器设置短路康复时刻过短，或短路测验时未将负载移开，如用万用表电压档进行短路表笔短接后未将表笔从测验端移开（万用表相当于一个几兆的负载）。

3.P+、P-间漏电，如焊盘之间存在带杂质的松香，带杂质的黄胶或P+、P-间电容被击穿,ICVdd到Vss间被击穿.（阻值只有几K到几百K）.

4.假如以上都没问题，或许IC被击穿，可测验IC各管脚之间阻值。

四、内阻大：

1.因为MOS内阻相比照较稳定，呈现内阻大状况，首要置疑的应该是FUSE或PTC这些内阻相比照较简单产生改变的元器材。

2.假如FUSE或PTC阻值正常，则视维护板结构检测P+、P-焊盘与元器材面之间的过孔阻值，或许过孔呈现微断现象，阻值较大。

3.假如以上多没有问题，就要置疑MOS是否呈现反常：首要确定焊接有没有问题；其次看板的厚度（是否简单弯折），因为弯折时或许导致管脚焊接处反常；再将MOS管放到显微镜下观测是否破裂；最后用万用表测验MOS管脚阻值，看是否被击穿。

五、ID反常：

1.ID电阻自身因为虚焊、开裂或因电阻原料不过关而呈现反常：可重新焊接电阻两头，若重焊后ID正常则是电阻虚焊，若开裂则电阻会在重焊后从中裂开。

2.ID过孔不导通：可用万用表测验过孔两头。

3.内部线路呈现问题：可刮开阻焊漆看内部电路有无断开、短路现象。