动力电池基础知识
五、保护板结构
5.1.2、保护IC外形是什么样的?
SOT-23-5封装 TSSOP-8装
1.1
五、保护板结构
5.1.3、单节IC内部内部的简化的逻辑图
其各个端口的功能简述如下: VDD:1.IC芯片电源输入端。 2.锂电池电压采样点。 VSS:1.IC芯片测量电路基准参考点。 2.锂电池负极和IC连接点。 DO: IC对放电MOS管的输出控制端 CO: IC对充电MOS管的输出控制端 VM:IC芯片对锂电池工作电流的采样 输入端
可设置任意值
低温保护
可设置任意值
五、保护板结构
5.4、电容 5.4.1、什么是电容?电容在电路中起什么作用? 答:1)滤波作用,在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,
而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特 性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实 际中,为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化,所以 在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电 解电容.由于大容量的电解电容一般具有一定的电感,对高频及脉 冲干扰信号不能有效地滤除,故在其两端并联了一只容量为 0.001--0.lpF的电容,以滤除高频及脉冲干扰。 2)耦合作用:在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级 电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合.为了防止信号中韵 低频分量损失过大,一般总采用容量较大的电解电容。 3)在电池保护板电路中最大的作用就是滤波。
从简化的逻辑图可见:电池过充电、 过放电,放电时电流过大(过电 流),外围电路短路,该ic都会检 测出来,并驱动相应的电子器件动 作。
五、保护板结构
5.1.4、 单节保护IC主要技术标标准。
1)过充电检测电压: VCU 2)过充电恢复电压: VCL 3) 过放电检测电压: VDL 4) 过放电恢复电压: VDU 5) 过电流检测电压: VIOV1 VIOV2 6) 短路检测电压: VSHORT 7) 过充电检测延时: tcu 8) 过放电检测延时 :tdl 9) 过流延时: TioV1 TioV2 10)短路延时: Tshort 11)正常功耗: 10PE 12)静电功耗: 1PDN 4.275±25mv 4.175±30mv 2.3±80mv 2.4±0.1mv 0.1±30mv 0.5±0.1mv -1.3V 1s 125ms 8ms 2ms 10us 3uA 0.1 uA (4.25 4.275 4.30) (4.145 4.175 4.205) (2.22 2.3 2.38 ) (2.3 2.4 2.5 ) (0.07V 0.1 0.13V) (0.4 0.5 0.6 ) (-1.7 -1.3 -0.6 ) (0.5 1 2 ) (62.5 125 250 ) (4 8 16 ) (1 2 4 ) (10 50us) (1 3 6uA)
四、保护板工作原理
4.1、单节保护板方框图
Ω
IC
DO
CO
四、保护板工作原理
4.2、单节保护板IC工作时序图
四、保护板工作原理
上图中B是电池,P+、P-是电池块接充电器电源或与手机相接的正负极。 充电状态:
4.3、单节保护板工作原理
充电时,充电电流由P+进入→B+→ MOS1→MOS2→P-。 在充电的同时,Ic通过Vcc和R1对电池连续进行测量。当检测到电池电压充电到 4.2V时(这个电压随不同Ic而异),Ic内的过充电检测电路将检测到的这个信号 并将它转换成一系列的电平信号,其中的一个低电平信号传送到Ic的输出端CO, 促使MOS2关断,从而终止充电。 放电状态: 放电时,放电电流从电池正极B+→P+→负载(手机)→P-→MOS2→MOS1→B在放电的同时,Ic内的过放检测电路连续测量电池两端的电压,当电池电压随着用 电时间的加长而下降到2.3V时(这个电压值随不同的ic而异),该检测电路输出信 号,使输出端DO为低电平,从而使MOS1关断,终止电池放电。 在某种特殊情况下,如果电池放电时,电流大于某一额定值,Ic内的过电流检测器会输 出一个低电平信号到DO端,使MOS1在5~15ms的时间内关断(这个值随不同的 电流和不同的MOS管内阻而异)。 在极端情况下,P+、P-端发生短路,则Ic内部的短路检测电路,将会检测到这个信号, 并将这个信号转换成低电平,输出到DO端,从而使MOS1在10~50us的时间内关 闭,从而切断电路。
一、动力电池的现状
1.2、 动力电池的特点 作为动力电池的理想电池应具有以下特点:(1)能量 密度高;(2)比功率高,能瞬间大电流放电(最好能 持续);(3)工作温度范围宽(-20℃-+50℃),特 殊应用条件下需要能够在(-40℃-+60℃)的工作; (4)能够快速充放电;(5)具有高的可靠性和安全 性;(6)具有较长的使用寿命;(7)价格便宜(现 在还比较贵)。
22mΩ ——45mΩ 19mΩ ——30mΩ 16mΩ ——20mΩ
五、保护板结构
5.3、电阻 5.3.1、电阻在保护板电路中起到什么作用? 答:电阻(Resistor)是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要
物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过它就产生 热能。电阻在电路中通常起分压分流的作用,对信号来说,交流与直流信 号都可以通过电阻。通常来说,使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏: 将万用表调节在电阻挡的合适挡位,并将万用表的两个表笔放在电阻的两 端,就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是,测试电阻时手不能 接触到表笔的金属部分。但在实际保护板维修中,很少出现电阻损坏,除 少数机型的一些电阻外,也很少去关心电阻的阻值。着重注意的是电阻是 否虚焊,脱焊。
五、保护板结构
5.2.3、 什么是MOS FET的内阻?
答:如上图所示,D.S之间的开关闭合时总存在一定的电阻,这个电阻相 当于MOS FET的内阻,一般这个电阻很小,都在10~30mΩ 之间。可见,电 流通过MOS FET,由于存在内阻,根据欧姆定律,必然存在电压降,从而 损耗掉一部份电能,可见MOS FET 的内阻应越小越好。
五、保护板结构
5.1、保护IC 5.2、MOS 5.3、电阻 5.4、电容 5.5、PCB板
五、保护板结构
5.1、保护板IC 5.1.1、什么是锂离子电池保护IC?
答:在锂离子电池使用过程中,过充电、过放电对锂电 池的电性能都会造成一定的影响,为避免使用中出现这 种现象,专门设计了一套电路,并用微电子技术把它小 型化,成为一个芯片,该芯片俗称锂电池保护IC。
放电过流保护
可设置任意值
可设置任意值
短路保护
可设置任意值
可设置任意值
可设置任意值
充电过流保护
可设置任意值
无,通过外部电路较难 实现充电过流保护 无,可通过温度开关较 容易实现过温保护 无,通过外部电路较难 实现低温保护 强,有9组均衡压差可 选择
无,通过外部电路较难实现 充电过流保护
过温保护
可设置任意值
二、动力电池PACK组成
2.1、 动力电池组的组成
。
。
二、动力电池PACK组成
2.2、 电池组保护板 电池保护板是整个电池正常工作和安全的守护神,一 个好的动力电池PACK必须要有完整的保护功能。电池保 护板的主要功能有以下方面: 1)过充电保护:2)过放电保护: 3) 过电流保护:4) 短路保护: 5)过温度保护:6)均衡功能 扩展功能:电量计量(显示),数据通讯
5.2.4、MOS管其他主要技术指标
答:MOS管有以下主要技术指标: 1)漏源极耐压值: VDSS 2)漏栅极耐压值: VDGR 3)栅源极耐压值: VGSS 4)漏极最大电流ID DC Polse 5)漏源极内阻RDS VGS 2V VGS 2.5V VGS 4V 20V 20V 12V 6A 24A ID 3A ID 3A ID 3A
五、保护板结构
5.5、PCB板 5.5.1、什么是PCB板? 答:是printed circuit board 的缩写,即印制电路板,通过一定的连
线(铜)把一定功能的电路连接起来 并把元器件承载在其上实现电 路体。是电子元器件电气连接的提供者,它的发展已有100多年的历 史了;它的设计主要是版图设计;采用电路板的主要优点是大大减 少布线和装配的差错,提高了自动化水平和生产劳动率。通常PCB的 颜色都是绿色或是棕色,这是阻焊漆(solder mask)的颜色。是绝 缘的防护层,可以保护铜线,也可以防止零件被焊到不正确的地方。 在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面(silk screen)。通常在这 上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子 上的位置。丝网印刷面也被称作图标面(legend)。
五、保护板结构
5.2、MOS 5.2.1、什么是MOS
答:场效应管也称MOS FET,在锂电池保护PCB上,都是成对使 用,因此制造商把两只独立的MOS FET封装在一起,其外形通常 也有两种: 一种是SOPSSOP-8封装较薄。
五、保护板结构
5.2.2、MOS FET 在电路中起什么作用?它是怎样工作的?
二、动力电池PACK组成
2.3、 电池组电芯 2.3.1电芯的种类:钴酸锂,锰酸锂,磷酸铁锂等 2.3.2电芯的外型:圆柱,方形,软包
三、保护板专业术语
3.1、电池管理系统:(BATTERY MANAGEMENTSYSTEM)简称BMS 3.2、保护板:Protection Board 3.3、过充保护 :Over charge Protection 3.4、过放保护 :Over discharge protection 3.5、过流保护:Over current protection 3.6、短路保护 :Short protection 3.7、内阻 :Interior resistance 3.8、消耗电流 :Current consumption