1、锂电池保护板基础知识锂电池保护板基础知识Page 2目录目录一、一、保护板简介和由来保护板简介和由来二、二、保护板分类保护板分类三、保护板组成三、保护板组成四、保护板基本技术参数四、保护板基本技术参数五、保护板基本功能简介五、保护板基本功能简介Page 3一、保护板简介和由来一、保护板简介和由来1.1.保护板简介保护板简介电池保护板：Protection Circuit Module,简称PCM.是在空PCB（Print circuit Board）板上面贴上电子元器件,组合后达到一定电气功能的线路板。主要对电池的充电，放电，短路，过流等进行控制，防止电池在正常使用过程中，因外部因素（如充电器
2、，放电设备不正常等）造成电化学损坏，起附加保护作用。Page 42.2.保护板由来保护板由来锂电池(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，因此锂电池电池组需要一块保护板来对其进行保护，防止电池组出现过充、过放等异常。Page 5二、保护板分类二、保护板分类n 1.1.根据组成电路不同根据组成电路不同（1）纯硬件电路组成的保护板 优点：可靠性高，成本低，开发周期短 缺点：参数调整困难，适配性差 保护板控制IC主要代表有精工公司S-8211、S-8261、S-8204,美上美MM1421、MM1414，富晶DW01，新
3、德CS213（2）硬件+软件组成的保护板 优点：参数调整方便，适配性好，便于和计算机通讯实现实时监控，人机交互性好。缺点：可靠性不及纯硬件保护板，成本高，开发周期长。保护板控制IC主要代表有凹凸公司OZ890，OZ8920，OZ8940；TI 公司UCC3592等Page 6n 2.2.根据充、放电口不同根据充、放电口不同n（1）同口保护板n（2）分口保护板n 同口同口 分口分口 充、放电正极充、放电正极充、放电负极充、放电负极放电口负极放电口负极充电口负极充电口负极Page 73.3.按方案分类按方案分类 （1）精工方案 （2）理光方案 （3）TI 方案 （4）凹凸方案 （5）单片机方案等8
4、三、保护板组成1.1.保护板组成保护板组成 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。电阻MOS管电容保护IC92.2.保护板元器件简介保护板元器件简介（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 temperatur
5、e 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。10（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）IC：避免锂电池使用过程中出现过充电、过放电等现象，专门设计的一套电路，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。（7）MOS管：场效应管也称MOS FET。通常有三只脚，分别称为漏极D、源极S、栅极G。11四、保护板技术参数四、保护板技术
6、参数项目项目锰锂、三元锰锂、三元铁锂铁锂单位单位过充保护电压过充保护电压4.2-4.353.65-3.9V过充恢复电压过充恢复电压4.05-4.153.45-3.8V过放保护电压过放保护电压2.7-3.02.0-2.5V过放恢复电压过放恢复电压2.8-3.22.2-2.7V均衡开启电压均衡开启电压4.15-4.203.55-3.75V均衡电流均衡电流20-6020-60mA静态功耗静态功耗100100uA过流保护过流保护一般都有一般都有一般都有一般都有短路保护短路保护有有有有短路保护恢复短路保护恢复断开负载后自动断开负载后自动恢复恢复/30S后自动后自动恢复恢复断开负载后自动断开负载后自动恢复
7、恢复/30S后自动后自动恢复恢复1213五、保护板功能简介1.1.过充保护功能：过充保护功能：锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V，转为恒压充电，直至电流越来越小。电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4.25V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了
8、充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。14DOCOV1V2152 2、过放保护功能：、过放保护功能：电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.8V时，其容量已基本放光，此如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.8V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1
9、自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。16n 3.3.过电流保护功能：过电流保护功能：由于锂离子电池的化学特性，电池持续放电电流最大不能超过2C（C=电池容量/小时），当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。n 电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，控制IC上的“VM”脚（IC芯片对锂电池工作电流的采样输入端）对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使U0.1V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“DO脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。174.4.短路保护功能：短路保护功能：电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U0.9V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，控制IC则判断为负载短路，其“DO”脚将迅速由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短，通常是微秒级。其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。18
