1、電池保護IC參數及工作原理介紹敖永廣2014-06-04目目 錄錄 電池保護電池保護ic ic參數及原理介紹參數及原理介紹1.1 簡介1.2 電池保護IC及參數1.3 電池保護板電路及原理1.4 實際產品應用1.5 電池保產品應用調試中的一些異常問題分析31.1 1.1 簡介 隨著科技進步與社會發展，象手機、平板 、筆記本電腦、 MP3、MP4播放器、PDA、 GPS、掌上游戲機、數碼攝像機、智能穿戴、玩具等便攜式設備已越來越普及，這類產品中有許多是采用鋰離子電池供電，鋰電池具有放電電流大、內阻低、壽命長、無記憶效應等被人們廣泛使用。其市場容量已經達到每月幾億只，甚至數十億只。其安全性能也日益

2、受到人們的廣泛關注。 鋰電池一般由電芯、保護板、外殼組成。在正常使用過程中，其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應，但在某些條件下，如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該副反應加劇后，會嚴重影響電池的性能與使用壽命，并可能產生大量氣體，使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題，因此所有的鋰離子電池都需要一個保護電路，那就是池保護板，用于對電池的充、放電狀態進行有效監測，并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發生損害鋰離子電池1.2 1.2 常用電池保護IC及參數常用電池保護常用電池保護IC IC 1. TI系列 BQ29700 (單節) 、 BQ294707

3、(2/4節) 、BQ771809 (2/5節) 2. 精工(日本)系列 S8261X (單節) 、S8232 X (雙節) 3. 理光(日本)系列 R5400、R5402、R5421、R5426 (單節) 4. 美之美(日本)系列 MM3077 (單節) ,MM1414 (3/4節) 5. 富晶(臺灣)系列 DW01+，DW01-，FS312F，FS326系列(單節) 、FS3332 (雙節) 6. 新德(臺灣)系列 CS213 (單節) 7. 中星微(北京)系列 VM7021 (單節) 8. 士蘭(杭州)系列 SC451 (單節) 電池保護電池保護IC IC 參數參數鋰電池保護電路主要由保護

4、IC和MOS管構成保護IC主要參數1. 封裝（常用如右圖）2. 過充電壓3. 過充釋放電壓4. 過放電壓5. 過放釋放電壓6. 耐壓 除了控制IC外，電路中還有一個重要元件，就是MOSFET，它在電路中起著開關的作用，由于它直接串接在電池與外部負載之間，因此它的導通阻抗對電池的性能有影響，當選用的MOSFET較好時，其導通阻抗很小，電池包的內阻就小，帶載能力也強，在放電時其消耗的電能也少。MOSFET主要參數1. N溝、P溝2. 內阻3. 封裝（TSSOP8 、SOP8、SOT23-6等）4. 耐電流5. 耐電壓1.3 1.3 電池保護板電路及原理 鋰電池保護板根據使用IC,電壓等不同而電路及

5、參數有所不同,保護板有兩個核心部件：一塊保護IC，它是由精確的比較器來獲得可靠的保護參數；另外是MOSFET串在主充放電回路中擔當高速開關，執行保護動作。下面以DW01 配雙NMOS管8205A進行講解DW01內部框圖基于DW01保護板電路 鋰電池保護裝置的電路原理如上圖所示，總體來講主要是由電池保護控制IC DW01和外接放電開關M1以及充電開關M2來實現。控制IC負責監測電池電壓與回路電流，并控制兩個MOSFET的柵極，MOSFET在電路中起開關作用，當P+/P-端連接充電器，給電池正常充電時，M1，M2均處于導通狀態；當控制IC檢測到充電異常時，將M2關斷終止充電。當P+/P-端連接負載

6、，電池正常放電時，M1，M2均導通；當控制IC檢測到放電異常時，將M1關斷終止放電。該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能。其工作原理分析如下：1) 正常狀態在正常狀態下電路中DW01的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓，兩個MOSFET都處于導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電，由于MOSFET的導通阻抗很小，通常小于30毫歐，因此其導通電阻對電路的性能影響很小。 此狀態下保護電路的消耗電流為A級2) 過充電保護 鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同，有的電池要求恒壓值為4.1V)，轉為恒壓充電

7、，直至電流越來越小。電池在被充電過程中，如果充電器電路失去控制，會使電池電壓超過4.2V后繼續恒流充電，此時電池電壓仍會繼續上升，當電池電壓被充電至超過4.3V時，電池的化學副反應將加劇，會導致電池損壞或出現安全問題。 在帶有保護電路的電池中，當控制IC （DW01）檢測到電池電壓達到4.3V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使M2由導通轉為關斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對電池進行充電，起到過充電保護作用。而此時由于M2自帶的體二極管VD2的存在，電池可以通過該二極管對外部負載進行放電。在控制IC檢測到電池電壓超過4.05 V至發出關

8、斷M2信號之間時過充釋放，M2轉為打開，開始充電3、過放電保護 電池在對外部負載放電過程中，其電壓會隨著放電過程逐漸降低，當電池電壓降至2.5V時，其容量已被完全放光，此時如果讓電池繼續對負載放電，將造成電池的永久性損壞 在電池放電過程中，當控制IC檢測到電池電壓低于2.5V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使M1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由于M1自帶的體二極管VD1的存在，充電器可以通過該二極管對電池進行充電。由于在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低，因此要求保護電路的消耗電流極

9、小，此時控制IC會進入低功耗狀態，整個保護電路耗電會小于0.1A 4、過電流保護 電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯的2個MOSFET時，由于MOSFET的導通阻抗，會在其兩端產生一個電壓，該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個MOSFET導通阻抗，控制IC上的“CS”腳對該電壓值進行檢測，若負載因某種原因導致異常，使回路電流增大，當回路電流大到使U0.15V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使M1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護作用。 在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決于控制I

10、C的控制值，還取決于MOSFET的導通阻抗，當MOSFET導通阻抗越大時，對同樣的控制IC，其過電流保護值越小5、短路保護 電池在對負載放電過程中，若回路電流大到使U1V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，控制IC則判斷為負載短路，其“DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓，使M1由導通轉為關斷，從而切斷放電回路，起到短路保護作用。短路保護的延時時間極短，通常小于7微秒。其工作原理與過電流保護類似 的腳為電流檢測腳，輸出短路時，充放電控制的導通壓降劇增，腳電壓迅速升高，輸出信號使充放電控制迅速關斷，從而實現過電流或短路保護。 1.4 1.4 實際產品應用 鋰電池保護板廣泛應用于手機、對

11、講機、便攜式DVD、只能穿戴、礦燈、電動玩具、MP3/MP4 、電動工具、數碼相機攝像機、筆記本電腦、平板電腦、軍用戰術燈、測繪儀器電動自行車、電動滑板車、航模、機器人、吸塵器、各種野外勘探作業設備。目前我們公司涉及的領域主要是平板電腦。智能穿戴單節鋰電池殘余電量濾波殘余時間Cia10 Cia10 電池保護板原理圖電池保護板原理圖不同運用的原理圖不同運用的原理圖EiA10 EiA10 電池保護板原理圖電池保護板原理圖Intel平臺PMIC關于NTC的應用框圖池保護板關于NTC的應用Intel平臺PMIC關于NTC的應用參數1.51.5電池保產品應用調試中的一些異常問題分析1、無電壓/電壓很低 1)萬用表開關選擇直流20V檔位. 2)用紅表筆接觸電芯正極,黑表筆接觸 電芯的負極,如萬用表顯示無電壓或 電壓很低,證明電芯為不良品，可能 電芯內部微短路。 3）保護板正負極有無接反。儀器在給 電池充電時相當于強制過放。 4）鎳片是否脫落。1、不充電 1)萬用表開關選擇直流20V檔位. 2)用紅表筆接觸電芯正極或保護板P+,黑 表筆接觸保護板P-,萬用表顯示輸出電