电池保护板

电池保护板工作原理

锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,常用的保护IC有8261,DW01+,CS213,GEM5018等，其中精工的8261系列精度更好，当然价钱也更贵。后面几种都是台湾出的，国内次级市场基本都用DW01+和CS213了，下面以DW01+ 配MOS管8205A(8pin)进行讲解:

锂电池保护板其正常工作过程为:

当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚 、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。

保护板过放电保护控制原理:

当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V，8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上充电电压后，DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第1脚输出高电压，使8205A内的过放电控制管导通，即电芯的B-与保护板的P-又重新接上，电芯经充电器直接充电。

保护板过充电保护控制原理:

当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立即断开第3脚的输出电压，使第3脚电压变为0V，8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的充电回路被切断，电芯将停止充电。保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上放电负载后，因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01 停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压，使8205A内的过充电控制管导通，即电芯的B-与保护板P-又重新接上，电芯又能进行正常的充放电.

保护板短路保护控制原理:

如图所示，在保护板对外放电的过程中，8205A内的两个电子开关并不完全等效于两个机械开关，而是等效于两个电阻很小的电阻，并称为8205A的导通内阻， 每个开关的导通内阻约为30m\U 03a9共约为60m\U 03a9，加在G极上的电压实际上是直接控制每个开关管的导通电阻的大小当G极电压大于1V时，开关管的导通内阻很小(几十毫欧)，相当于开关闭合，当G极电压小于0.7V以下时，开关管的导通内阻很大(几MΩ)，相当于开关断开。电压UA就是8205A的导通内阻与放电电流产生的电压，负载电流增大则UA必然增大,因UA0.006L×IUA又称为8205A的管压降，UA可以简接表明放电电流的大小。上升到0.2V时便认为负载电流到达了极限值，于是停止第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V、8205A内的放电控制管关闭，切断电芯的放电回路，将关断放电控制管。换言之DW01 允许输出的最大电流是3.3A，实现了过电流保护。

短路保护控制过程:

短路保护是过电流保护的一种极限形式，其控制过程及原理与过电流保护一样，短路只是在相当于在P P-间加上一个阻值小的电阻(约为0Ω)使保护板的负载电流瞬时达到10A以上，保护板立即进行过电流保护。

如果坚持要用到均衡功能的人，我可以断定此人没有大批量生产动力电池保护板或PACK的经验。如果有大批量生产过，他一定会在均衡上吃不少的亏。个人认为，均衡利用保护板来实现，有点滑稽。因为保护板就是保护的，它只做电池在最极端的时候起到有效的保护作用，它没有能力去把电池的性能提高，保护板只是一个被动部分，难道家里的保护丝或保护开关能提高家里的电量?当然不可能。它只起到保护作用。

电芯才是主动器件,我们要提高的是电芯上的性能与技术,主要是一致性。再说均衡做在保护板上，不管是从理论上还是实际应用中，它有弊有利，但在理论上，均衡有一定的作用，但用处多大，显然可见。为何?因为充电一般都是在2~10A的电流，而均衡我们最多只能做到200mA。这个差别太多，同时有些均衡方案是在充电电压的末端启动，更显得于事无补啊。而它有弊端的一面，太多太多。

VDD是IC电源正极,VSS是电源负极,V-是过流/短路检测端,Dout是放电保护执行端,Cout是充电保护执行端.2,保护板端口说明:B+,B-分别是接电芯正极,负极;P+,P-分别是保护板输出的正极,负极;T为温度电阻(NTC)端口,一般需要和用电器的MCU配合产生保护动作,后面会介绍,这个端口有时也标为ID,意即身份识别端口,这时,R3一般为固定阻值的电阻,让用电器的CPU辨别是否为指定的电池。

1、输出负极、充电负极、电池负极、必须按顺序接线，不要反接线路以免烧坏电路元件

2、充电线，放电线，电池负极。尽量用粗线，否则会通不过大电流，会起到过流保护，造成电路不工作

3、电池正极输出不用经过保护电路，直接连接输出

锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC或TCO等电流器件协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断;PTC或TCO在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。

保护板通常包括控制IC、MOS开关、JEPSUN捷比信精密电阻及辅助器件NTC、ID存储器,PCB等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断，保护电芯的安全。

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存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。

PTC是英文Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正温度系数。专业里面通常把正温度系数器件简称为PTC，电池产品里PTC可以防止电池高温放电和不安全的大电流的发生，根据电池的电压、电流密度特性和应用环境，对PTC有专门的要求。

PTC是电池组件产品里一个非常重要的部件，对电池的安全担负着重要使命，它本身的性能和品质也是电池组性能和品质的一个重要因数。

保护板对单一电芯保护时，保护板设计会相对简单，技术性较高的地方在于，比如对动力电池保护板设计需要注意的电压平台问题，动力电池在使用中往往被要求很大的平台电压，所以设计保护板时尽量使保护板不影响电芯放电的电压，这样对控制IC，精密电阻等元件的要求就会很高，一般国产IC能满足大多数产品要求，特殊可以采用进口产品，电流采样电阻则需要使用JEPSUN捷比信电阻，以满足高精密度，低温度系数，无感等要求。对多电芯保护板设计，则有更高的技术要求，按照不同的需要，设计复杂程度各不相同的产品。

主要技术功能:

1、过充保护 2、过放保护 3、过流、短路保护

手机电池启动保护后的解决方法(来源于网络):

1、用原配的直冲在手机上直接充电，会把电池保护板的保护电路自动冲开。

2、把电池的正负极瞬间短路，看到电极片上有火花就行了，多试几次，然后再用直充充电。

3、找个5V的直流电，用正负极轻触电池的正负极，多试几次，再用原充电器充。

深入研究目前锂电池保护板生产 工艺的基础上，利用电容模拟电池充放电的原理研制而成的。它具有功能完善，操作简单，检测速度快等特点。

用于各种3.6V--7.2V锂电池保护板的质量检测。

1、 输入电源:AC 220V±10% 50Hz±2Hz

2、 额定功率:15VA

3、 过充电压:0 - 5.0V

4、 过放电压:1.5 - 5.0V

5、 漏电电流:0 – 199.9uA短路保护速度:0 – 200mS.一般短路保护速度在10mS以内，如果测出保护速度在200mS以上，说明该板无短路保护。

6、 电压测试精度+1.5%

7、 静态电流精度+1uA

8、 短路保护精度+1mS

9、 对于功能完好的保护板全部测试仅需6秒

磷酸铁锂电池不同于猛酸锂或者钴酸锂,它的过充电压最高只有3.9V,过放电压只有2.0V,以往普通的保护板测试仪,因为要加快测试速度在起步充电电压设置上偏高,一般以4.V的电压起充,所以此类测试仪器就不能胜任测试过充电压只有3.9V的磷酸铁锂电池保护板，