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锂电池保护板的基本知识

第一章 保护板的组成和主要作用

一、保护板的构成

锂电池(可充型)之所以需要保护，是因为它自身的特点。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路和超高温充放电，锂电池的锂电池组件总是出现在精致的保护板和电流保险器上。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC保护板由-40电子电路组成℃至 85℃始终准确监控电池电压和充放电路电流，并立即控制电流电路的通断；PTC防止电池在高温环境下损坏。

保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助设备NTC、ID存储器等。其中控制IC，在正常情况下控制一切MOS当电池电压或电路电流超过规定值时，立即控制开关导通，使电池与外部电路沟通（几十毫秒）MOS切断开关，保护电池安全。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。ID 存储器通常是单线接口存储器，ID是Identification 缩写是指身份识别、存储电池类型、生产日期等信息。可以限制产品的可追溯性和应用。

二、二。保护板的主要作用

一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)在正常情况下，检测和控制电池电压和充放电电路的工作电流和电压C-MOS当电池电压或电路中的工作电流超过控制时，电池和保护电路板处于正常工作状态IC比较电路预设值时，15~30ms内(不同控制IC与C-MOS响应时间不同)，将CMOS关闭，即关闭电池放电或充电电路，以确保用户和电池的安全。

第二章 保护板的工作原理

保护板工作原理图：

如图中，IC电压为2v－5v能保证可靠的工作。

1.过充保护和过充保护恢复

当电池充电时，电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体过充保护电压取决于具体过充保护电压IC)后，VD1翻转使Cout变成低电平，T截.锂电池组装马工充电停止.当电池电压下降时VCR(3.8-4.1V，具体的过充保护和恢复电压取决于具体的过充保护和恢复电压IC)时，Cout变成高电平，T导通充电继续， VCR必须小于VC防止频繁跳变的定值。

2.过放保护和过放保护恢复

当电池电压因放电而降低到设定值时VD(2.3-2.5V，具体过充保护电压取决于具体过充保护电压IC)时， VD2.短时间延迟后翻转Dout变成低电平，T2.停止放电。当电池充电时，内部或门被翻转T为下次放电做好准备。

三、过流、短路保护

当电路充放电路电流超过设定值或短路时，短路检测电路动作MOS关闭管道，截止电流。

第三章 保护板主要部件功能介绍

R1.基准供电电阻；和IC内部电阻构成分压电路，控制内部过充放电压比较器的电平翻转；一般电阻值为330Ω、470Ω更多；当包装形式(即用标准元件的长度和宽度表示元件的大小时，如0402包装标志，分别为1.0mm和0.5mm)较大时，会用数字标记其电阻值，如贴片电阻上的数字标记473， 即表示其阻值为47000Ω即47KΩ(第三位数表示前两位后加0位数)。R2.过流和短路检测电阻；通过检测VM端电压控制保护板的电流 ，焊接不良会导致电池过流 、短路无保护，一般阻值为1KΩ、2KΩ较多。R2.过流和短路检测电阻；通过检测VM端电压控制保护板的电流 ，焊接不良会导致电池过流 、短路无保护，一般电阻为1KΩ、2KΩ较多。R3：ID识别电阻或NTC电阻(前面有介绍)或两者都有。结论：保护板中的电阻为黑色贴片，电阻值可用万用表测量。当包装较大时，电阻值将用数字表示。当然，电阻值一般有偏差，每个电阻都有精度规格，如10KΩ电阻规格为 /－5％精度则其阻值为9.5KΩ －10.5KΩ范围合格。C1、C2:由于电容器两端的电压不能突变，它起到瞬时稳压和滤波的作用。

总结:保护板内电容为黄色贴片，包装形式多为0402，包装少数为0603(1).6mm长,0.8mm宽度)；用万用表检测其电阻值通常是无限的MΩ等级；电容泄漏会产生自耗电大、短路无自恢复现象。FUSE：普通FUSE或PTC(Positive Temperature Coefficient缩写是指正温度系数)防止不安全的大电流和高温放电，其中PTC具有自恢复功能。

总结：FUSE白色贴片一般用于保护板，LITTE公司提供FUSE会在FUSE上标识字符D-T，字符的意思是FUSE例如，D额定电流为0.25A，S为4A，T为5A等等；现在我们公司所有额定电流都是5A的FUSE，即在本体上标记字符T’。

U1：控制IC；保护板的所有功能都是IC通过监控连接VDD-VSS之间的电压差和VM-VSS控制间的电压差C-MOS实现开关动作。

Cout：过充控制端；通过MOS管T格栅极电压控制MOS管的开关。

Dout：过放、过流、短路控制端；通过MOS管T格栅极电压控制MOS管的开关。

VM：过流、短路保护电压检测端；通过检测VM端部电压实现电路过流和短路保护(U(VM)=I*R(MOSFET))。

总结：IC保护板上一般有6个管脚的封装形式。区分管脚的方法是：在封装体上标记黑点附近为第一管脚，然后逆时针旋转为第2、3、4、5、6管脚；如果封装体上没有黑点标记，则封装体上的字符左下为第一管脚，其他管脚逆时针类推)C-MOS：现场效应开关管；保护功能的实现者 ；无保护、无显示、输出电压低等不良现象会导致连焊、虚焊、假焊、击穿。总结：CMOS在保护板中，通常有8个管脚的封装形式，当时有两个管脚MOS管组成相当于两个开关，分别控制过充保护和过放、过流、短路保护；管脚的区分方法和IC一样。保护板正常情况下，Vdd为高电平，Vss、VM为低电平，Dout、Cout高电平；当Vdd、Vss、VM任何参数变换时，Dout或Cout此时，电平将发生变化MOSFET执行相应的动作(开关电路)，实现电路的保护和恢复功能。

第四章 保护板主要性能测试方法

1．NTC电阻测试：用万用表直接测量NTC电阻值与温度变化和NTC阻值对照指导》对比。

2.识别电阻测试：用万用表直接测量识别电阻值，然后与保护板重要项目管理表进行比较。

3.自耗电试验：调恒流源为3.7V/500mA；万用表设置为uA插入表笔uA接孔，然后串联恒流源连接保护板B 、B-如下图所示：此时，万用表的读数是保护板的自耗电，如用镊子或锡线短接无读数B-、P-，激活电路。

4.短路保护试验：电池接收保护板B 、B-用镊子或锡线短接B-、P-，再短接P 、P-；短路后，用万用表测量保护板的开路电压（如下图所示）；重复短接3-5次。此时，万用表的读数应与电池一致，保护板不得冒烟或爆裂。

如上图所示，连接电路，根据重要项目管理表设置锂易安数据，然后按自动按钮，连接后按红表笔上的按钮进行测试。此时，锂易安测试仪的灯应逐次点亮，以表示性能OK。按显示键检查测试数据：‘Chg表示过充保护电压；Dis’表过放保护电压；‘Ocur表示过流保护电流。

第五章 保护板常见的不良分析

一、 无显示，输出电压低，无负载：

这种不良首先排除了电池不良（电池没有电压或低电压）。如果电池不良，应测试保护板的自耗电量，看看保护板的自耗电量是否过大，导致电池电压低。如果电池电压正常，则是由于保护板整个电路（部件虚焊、假焊、FUSE不良、PCB板内电路不通，过孔不通，MOS、IC损坏等）。具体分析步骤如下：

(一)用万用表黑表笔连接电池负极，红表笔依次连接FUSE、R1电阻两端，IC的Vdd、Dout、Cout端，P 假设电池电压为3.8V)，逐段分析，这些测试点应为3.8V。如果没有，这段电路有问题。

1. FUSE两端电压变化：测试FUSE是否导通，若导通则是PCB板内电路不通；如果没有通则FUSE有问题(来料不良，过流损坏(MOS或IC控制失效)，材料问题(在MOS或IC动作之前FUSE烧坏)，然后用导线短接FUSE，继续向后分析。

2. R电阻两端电压发生变化：测试R1电阻值，如果电阻值异常，可能是虚焊，电阻本身断裂。如果电阻值没有异常，可能是IC内部电阻有问题。

3. IC测试端电压发生变化：Vdd端与R1电阻相连。Dout、Cout由于端异常IC虚焊或损坏。

4. 若前面电压都无变化，测试B-到P 由于保护板正极过孔不通，室内电压异常。

(二)万用表红表笔连接电池正极，激活MOS管后，黑表笔依次连接MOS管2，3脚，6，7脚，P-端。

1.MOS管2、3脚、6、7脚电压变化，说明MOS管异常。

2.若MOS管电压无变化，P-由于保护板负极过孔不通，端电压异常。

二、 短路无保护：

1. VM端电阻问题：万用表一表可用于笔接IC2脚，一表笔接和VM端电阻连接MOS确认管脚的电阻值。看电阻和IC、MOS管脚是否有虚焊。

2. IC、MOS异常:过放保护与过流、短路保护共用MOS如果短路异常是由于管道，MOS如果出现问题，此板应无过放保护功能。

3. 以上是正常情况下的不良，也可能发生IC与MOS配置不良引起的短路异常。如早期发生BK-其型号为312D’的IC内延时间过长，导致内延时间过长IC在进行相应的动作控制之前MOS或者其它部件已经损坏。

注：确定IC或MOS最简单、最直接的方法是是否有异常怀疑的元器件进行更换。

三、 短路保护无自恢复：

1. 设计时所用IC本来没有自恢复功能,如G2J，G2Z等。

2. 仪器设置短路恢复时间过短，或短路测试时未将负载移开，如用万用表电压档进行短路表笔短接后未将表笔从测试端移开(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,IC Vdd到Vss间被击穿.(阻值只有几K到几百K).

4. 如果以上都没问题，可能IC被击穿，可测试IC各管脚之间阻值。

四、 内阻大：

1. 由于MOS内阻相对比较稳定，出现内阻大情况，首先怀疑的应该是FUSE或PTC这些内阻相对比较容易发生变化的元器件。

2. 如果FUSE或PTC阻值正常，则视保护板结构检测P+、P-焊盘与元器件面之间的过孔阻值，可能过孔出现微断现象，阻值较大。

3. 如果以上多没有问题，就要怀疑MOS是否出现异常：首先确定焊接有没有问题；其次看板的厚度(是否容易弯折)，因为弯折时可能导致管脚焊接处异常；再将MOS管放到显微镜下观测是否破裂；最后用万用表测试MOS管脚阻值，看是否被击穿。

五、 ID异常：

1. ID电阻本身由于虚焊、断裂或因电阻材质不过关而出现异常：可重新焊接电阻两端，若重焊后ID正常则是电阻虚焊，若断裂则电阻会在重焊后从中裂开。

2. ID过孔不导通：可用万用表测试过孔两端。

3. 内部线路出现问题：可刮开阻焊漆看内部电路有无断开、短路现象。