主流鋰電池保護板原理

s8261, dw01, 8205a, 鋰電池, 保護板

鋰電池保護板的主要引數

鋰電池保護板主要由保護ic和mos管構成

（1）保護ic主要引數

1) 封裝

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

(2) mosfet主要引數

1) n溝、p溝

2) 內阻

3) 封裝（tssop8 《簡稱薄片》、sop8《簡稱厚片》、sot23-6等）

4) 耐電流

5) 耐電壓

6) 內部是否連通

鋰電池保護板的工作原理

鋰電池保護板根據使用ic,電壓等不同而電路及引數有所不同,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引數；另外是mosfet串在主充放電迴路中擔當高速開關，執行保護動作。下面以dw01 配mos管8205a進行講解:

啟用保護板的方法：當保護板p+、p-沒有輸出處於保護狀態，可以短路b-、p-來啟用保護板，這時，dout、cout均會處於低電平（保護ic此兩端口是高電平保護，低電平常態）狀態開啟兩個mos開關。

1.鋰電池保護板其正常工作過程為:

當電芯電壓在2.5v至4.3v之間時，dw01 的第1腳、第3腳均輸出高電平(等於供電電壓)，第二腳電壓為0v。此時dw01 的第1腳、第3腳電壓將分別加到8205a的第5、4腳，8205a內的兩個電子開關因其g極接到來自dw01 的電壓，故均處於導通狀態，即兩個電子開關均處於開狀態。此時電芯的負極與保護板的p-端相當於直接連通，保護板有電壓輸出。

2.保護板過放電保護控制原理:

當電芯通過外接的負載進行放電時,電芯的電壓將慢慢降低,同時dw01 內部將通過r1電阻實時監測電芯電壓,當電芯電壓下降到約2.3v時dw01 將認為電芯電壓已處於過放電電壓狀態，便立即斷開第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變為0v，8205a內的開關管因第5腳無電壓而關閉。此時電芯的b-與保護板的p-之間處於斷開狀態。即電芯的放電迴路被切斷，電芯將停止放電。保護板處於過放電狀態並一直保持。等到保護板的p 與p-間接上充電電壓後，dw01 經b-檢測到充電電壓後便立即停止過放電狀態，重新在第1腳輸出高電壓，使8205a內的過放電控制管導通，即電芯的b-與保護板的p-又重新接上，電芯經充電器直接充電。

3.保護板過充電保護控制原理:

當電池通過充電器正常充電時,隨著充電時間的增加,電芯的電壓將越來越高，當電芯電壓公升高到4.4v時,dw01 將認為電芯電壓已處於過充電電壓狀態，便立即斷開第3腳的輸出電壓，使第3腳電壓變為0v，8205a內的開關管因第4腳無電壓而關閉。此時電芯的b-與保護板的p-之間處於斷開狀態。即電芯的充電迴路被切斷，電芯將停止充電。保護板處於過充電狀態並一直保持。等到保護板的p 與p-間接上放電負載後，因此時雖然過充電控制開關管關閉,但其內部的二極體正方向與放電迴路的方向相同,故放電迴路可以進行放電,當電芯的電壓被放到低於4.3v時,dw01 停止過充電保護狀態重新在第3腳輸出高電壓，使8205a內的過充電控制管導通，即電芯的b-與保護板p-又重新接上，電芯又能進行正常的充放電.

4.保護板短路保護控制原理:

在保護板對外放電的過程中，8205a內的兩個電子開關並不完全等效於兩個機械開關，而是等效於兩個電阻很小的電阻，並稱為8205a的導通內阻，每個開關的導通內阻約為30m\u 03a9共約為60m\u 03a9，加在g極上的電壓實際上是直接控制每個開關管的導通電阻的大小當g極電壓大於1v時，開關管的導通內阻很小(幾十毫歐)，相當於開關閉合，當g極電壓小於0.7v以下時，開關管的導通內阻很大(幾mω)，相當於開關斷開。電壓ua就是8205a的導通內阻與放電電流產生的電壓，負載電流增大則ua必然增大,因ua0.006l×iua又稱為8205a的管壓降，ua可以簡接表明放電電流的大小。上公升到0.2v時便認為負載電流到達了極限值，於是停止第1腳的輸出電壓，使第1腳電壓變為0v、8205a內的放電控制管關閉，切斷電芯的放電迴路，將關斷放電控制管。換言之dw01 允許輸出的最大電流是3.3a，實現了過電流保護。

5. 短路保護控制過程:

短路保護是過電流保護的一種極限形式，其控制過程及原理與過電流保護一樣，短路只是在相當於在p p-間加上乙個阻值小的電阻(約為0ω)使保護板的負載電流瞬時達到10a以上，保護板立即進行過電流保護。

鋰電池保護板的技術指標

1、電壓保護能力

過充電保護：保護板必須具有預防電芯電壓超過預設值的能力過放電保護：保護板必須具有預防電芯電壓底於預設值的能力

2.電流能力(過流保護電流，短路保護）

保護板作為鋰電芯的安全保護器件,既要在裝置的正常工作電流範圍內,能可靠工作,又要在當電池被意外短路或過流時能迅速動作,使電芯得到保護.

3、導通電阻：

定義：當充電電流為500ma時，mos管的導通阻抗。

由於通訊裝置的工作頻率較高，資料傳輸要求誤位元速率低，其脈衝串的上公升及下降沿陡，故對電池的電流輸出能力和電壓穩定度要求高，因此保護板的mos管開關導通時電阻要小，單節電芯保護板通常在<70mω ，如太大會導致通訊裝置工作不正常，如手機在通話時突然斷線、**接不通、雜訊等現象。

4、自耗電流

定義：ic工作電壓為3.6v，空載狀態下，流經保護ic的工作電流，一般極小.

保護板的自耗電流直接影響電池的待機時間，通常規定保護板的自耗電流小於10微安.

5、機械效能、溫度適應能力、抗靜電能力

保護板必須能通過國標規定的震動,衝擊試驗;保護板在- 40到85度能安全工作,能經受±15kv的非接觸esd靜電測試.

鋰電池保護板的應用

鋰電池保護板廣泛應用於手機、對講機、可攜式***、礦燈、電動玩具、***/4電動工具、數位相機攝像機、膝上型電腦、軍用戰術燈、測繪儀器電動自行車、電動滑板車、航模、機械人、吸塵器、各種野外勘探作業裝置。

鋰電池保護板的主要廠商

保護ic的生產商

1）精工：日本

s8261《單節》，s8232《雙節》。。。

2）理光：日本

r5400、r5402、r5421、r5426 。。。

3）美之美：日本

mm3077《單節》，mm1414<3/4節》。。。

4）富晶：台灣

單節：dw01+，dw01-，fs312f，fs326系列。

雙節：fs3332

5）新德：台灣 cs213 （單節）

6）中星微：北京 vm7021 （單節）

7）士蘭：杭州 sc451（單節）

mosfet的生產商

1）捷拓（台灣）：ge8205a,ge9926、5nf20v。。。

2）anpec茂達（台灣）：

apm9926，sm9926c，sm9988，apm9435,apm4435,apm2506 apm4953,apm9926,apm4410,apm2301,apm7313,apm3055,apm2014,apm2054,apm2509,apm9410。。。

3）fairchild（仙童）：fds9926,fdw9926

4）cet（台灣華瑞）：cem9926, cem8205，ces2301,ces2312,ces2321, cem9435,cem4953,cem8958。。

5）st（意法）：5nf20v

6）sanyo（日本三洋）：ftd2017、ftd2011a、ech8601、。。。

7）aos（美國）ao8822、ao8810、ao8816、ao4805、ao4953、ao9953、ao4801h。。。

8）三合微（台灣）：stg8203、stg8204、stg8205、stg2301。。。

9）南海（台灣）：sss8205，sss9926，sss5nf20v。。。

s8261和dw01-8205a主流鋰電池保護板原理圖說明.jpg (337.28 kb)

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鋰電池充電保護板

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