【正文】 ? 通信類產(chǎn)品 : 手機(jī) / 小靈通 / 對講機(jī) / GPS / GPRS等 ? 軍工類產(chǎn)品 : 衛(wèi)星 /導(dǎo)彈 /魚雷 /儀器等 ? 電動(dòng)設(shè)備 : 電動(dòng)自行車 / 汽車 / 電動(dòng)工具等 ? . 電池應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展很大程度上由電芯技術(shù)的發(fā)展決定 。 Li離子電池電芯提供的工作電壓一般在 ，性能比較穩(wěn)定。 ? Li離子聚合物電池具有更大的容量和更高的能量密度 ,與Li離子電池相似，它的自放電的漏電流也很小 。 ? 在保護(hù)電路中，安全保護(hù) IC主要控制回路中充電和放電 MOSFET的通 ? 斷。安全保護(hù) IC會(huì)提供過充電、過放電、過電流保護(hù)以及其他正常操作的功能，通過控制 MOSFET的通斷來進(jìn)行充放電的操作。 ? 負(fù)溫度系數(shù)電流保護(hù)器 ? 是專為電池設(shè)計(jì)的一款電流保護(hù)器件，當(dāng)過流或者溫度過高時(shí)它的阻值變?yōu)闊o窮大，從而斷開回路起到保護(hù)的作用。 ? 7 . 電池的充電和放電 ? 有許多因素都會(huì)影響電池的充電，例如電芯的阻抗、充電電流與電壓、環(huán)境溫度以及電芯的種類。 ?圖 1：不同生命周期下的 LI離子電池的 IC放電曲線 圖 2 Li離子電池的充電曲線圖 圖 3 Li離子電池的 二 :鋰離子電池保護(hù)板主要元器件 ? ? Vishay:SI6968 SIF912 SI7900EDN ? Great wall:GWS7301D ? Sanyo:ECH8601 FW232A ? NEC: uPA1873 uPA24502 uPA2451B ? FairChild:FDW2511 FDW9926A ? Toshiba):TPCS821 ? AOS:AON580 AO8822 AO8821 ? BYD : BF9028 BF9027 BF9026 BF9025 BF9038 ? 其它 : GE9926 GE8205 SN5NF20V WS4007 ? （二）： BATTERY IC ? SEIKO : S8241 S8261 S8232 S8254 S8244 ? RICOH : R5400N R5401 R5402N R5421N R5426N R5429 ? Hitachi : MD170 MD1501 ? Mitsumi : MM3099DXD ? 富晶 : DW01+ DW01P FS312F FS326 ? 新德 : CS213 ? （三） :SMDFUSE ? 1. 品牌 : LITTELFUSE BUSSMANN SART KAYAMA AEM ? 2. 規(guī)格 : ? 單節(jié)鋰電池 : SIZE 0603 Vrv – 32V IrA – 5 A ? 多節(jié)鋰電池： SIZE – 1206 Vrv – 32V IrA – 5 A 7A 三：鋰離子的保護(hù)線路的功能及其工作原理 . ? 1. 鋰離子保護(hù)線路全解剖 ? ,在外面看到的除了電池外殼 ,還有就是幾個(gè)五金觸片了 ,如圖中 電池正極 ,電池負(fù)極 就是的電池正負(fù)極輸出 . ? 而實(shí)際真正供電的源泉是電池塑料殼里面的鋰離子電池芯 ,但是由于鋰離子電芯的 “ 嬌嫩 ” 的特性 ,比如過充和過放 ,大電流放電 ,短路等非常規(guī)動(dòng)作都會(huì)對鋰離子電芯造成極大的傷害 .所以保護(hù)線路的功能就是在上述非常規(guī)動(dòng)作發(fā)生時(shí)及時(shí)的切斷回路 .保護(hù)鋰離子電芯 .而這些保護(hù)動(dòng)作就是圖中的保護(hù) IC來判斷 ,由它來控制一對 Mosfet場效應(yīng)管來導(dǎo)通和切斷主供電回路 ,對鋰離子電芯進(jìn)行保護(hù) . 鋰電池制造商常用的這種保護(hù) IC的生產(chǎn)廠商有 SEIKO精工 ,RICOH理光 ,Motorala摩托羅拉 ,富晶 ,新德 等 . ? 2 . 以精工的 S8241系列芯片來具體介紹各項(xiàng)保護(hù)功能 . ? 眾所周知 ,以恒壓充電限制電壓來劃分 ,鋰離子電池有 電和 .現(xiàn)在 ,絕大多數(shù)是 .下面的數(shù)據(jù)就只針對 電池來討論 . 保護(hù) IC+Mosfet可以實(shí)現(xiàn)的功能如下 (四大保護(hù) ): ,當(dāng)電池芯的電壓超過設(shè)定值時(shí) ,由保護(hù) IC切斷Mosfet管 .等電芯電壓回歸到允許的電壓是 ,重新恢復(fù) Mosfet管的導(dǎo)通 . 過充檢測電壓 :+/,電芯電壓一超過這個(gè)值 ,就觸發(fā)過充保護(hù) ? 過充釋放電壓 :+/,處于過充保護(hù)的電芯電壓只有降到這個(gè)值時(shí)才會(huì)停止保護(hù) . ? 過充保護(hù)延時(shí) :1秒 .當(dāng)電壓持續(xù)超過過充檢測電壓 1秒以上才會(huì)觸發(fā)過充保護(hù) ,這個(gè)是為了防止誤判和誤操作而設(shè)置的 . ,當(dāng)電池芯的電壓降低得超過設(shè)定值時(shí) ,由保護(hù) IC切斷Mosfet管 .等電芯電壓回歸到允許的電壓時(shí) ,重新恢復(fù) Mosfet管的導(dǎo)通 . 過放檢測電壓 :+/ 過放釋放電壓 : 過放保護(hù)延時(shí) :125毫秒 ,不贅述 . ,當(dāng)工作電流超出設(shè)定值時(shí) ,由保護(hù) IC切斷 Mosfet管 .等工作電流回歸到允許的電壓是 ,重新恢復(fù) Mosfet管的導(dǎo)通 . 過流電流壓降 :,這里保護(hù) IC判斷的是電流流過 Mosfet而產(chǎn)生的壓降 ,用這個(gè)電壓除于 Mosfet的導(dǎo)通阻抗就可以近似得到過流保護(hù)的電流 .一般在 3~5A左右 . .其實(shí)這個(gè)功能是過流保護(hù)的擴(kuò)展 ,當(dāng)保護(hù) IC檢測電池輸出正負(fù)極之間電壓小于規(guī)定值時(shí) ,認(rèn)為此時(shí)電池處于短路狀態(tài) ,立即切斷回路 .等短路的故障排除再恢復(fù)回路 .短路時(shí)電池的輸出正負(fù)極的電壓為零 ,而實(shí)際電芯的電壓還是正常的 . ? 短路檢測延時(shí) :10微秒 ,這個(gè)延時(shí)更是短暫 ,幾乎是短路的瞬間就切斷了回路 ,可以避免短路對電池帶來的巨大損傷 . 還有一個(gè)參數(shù) ,稱為保護(hù) IC的自耗 ,如上圖 ,可以看到 ,保護(hù) IC是通過電阻 R1利用了電芯的電壓來進(jìn)行工作的 .不可避免的 ? 電池的容量 .一般保護(hù) IC的功耗是做的非常小的 .在 3微安左右 ,最大不超過 6微安 . 在保護(hù)回路里面還有一個(gè)器件 ,如上圖標(biāo)示的 SMDFuse,就是保險(xiǎn)絲 .它是串聯(lián)在電池的回路中 .它的作用是在保護(hù)線路失效的情況下 ,作為最后的防線 ,對于過流或高溫的鋰離子電池進(jìn)行切斷回路的動(dòng)作 .該 SMDFuse根據(jù)工作原理分為 一次性保險(xiǎn)絲 或可恢復(fù)保險(xiǎn)絲 (又稱為 PPTC). 有了如此完備的保護(hù)線路 ,一般用戶想用壞鋰離子電池都有點(diǎn)困難 .但是這并不是意味著用戶可以隨意的濫用鋰離子電池 .同樣有許多的地方是需要注意的 . ? 3. 下圖是根據(jù)鋰離子電池電壓根據(jù)實(shí)際使用劃分的幾個(gè)區(qū)域 . 高壓危險(xiǎn)區(qū) 保護(hù)線路過充保護(hù)電壓 (~) 高壓警戒區(qū) 鋰離子電池充電限制電壓 正常使用區(qū) 鋰離子電池放電終止電壓 (~) 低壓警戒區(qū) 保護(hù)線路過放保護(hù)電壓 (~) 低壓危險(xiǎn)區(qū) ? .鋰離子電池可以正常發(fā)揮其特性 ,也沒有危險(xiǎn) . ? .雖然這個(gè)區(qū)域處于保護(hù)線路的保護(hù)范圍之內(nèi) ,并不意味著此時(shí)鋰離子電池也是安全的 .長期處于這種程度的過充 ,會(huì)很快的降低電池的循環(huán)壽命 . 根據(jù)測試 ,將新鋰離子電池充電到 鋰離子電池提高 15%左右的容量 ,但是在 50次循環(huán)以后 ,其容量衰減到原來的 80%,壽命整整縮短了 10倍 ? .處于該區(qū)域的鋰離子電池不適合快速充電 ,要先用小電流將電池電壓提升到 .否則容易導(dǎo)致鋰離子極性材料發(fā)生不良反應(yīng) ,影響電池性能 .而這個(gè)電壓的鋰離子電池也非常容易因?yàn)殡姵乇旧淼淖院暮弯囯x子保護(hù)線路的自耗很快的掉近低壓危險(xiǎn)區(qū) .那就危險(xiǎn)了 .而且這個(gè)自耗是保護(hù)線路無法保護(hù)的 . ,長期處于低壓危險(xiǎn)區(qū)的鋰離子電池 ,性能將近一步惡化 . 在低電壓 (小于 2V)或更低的電壓情況下 ,正極材料的鈷鋰酸(又稱尖晶石 )晶格發(fā)生變化 ,其晶體機(jī)構(gòu)會(huì)以枝晶形式生產(chǎn) .這種枝晶發(fā)展長大的話會(huì)戳穿正負(fù)極的隔膜 ,導(dǎo)致電池微短路 .進(jìn)一步惡化電池的性能 .甚至導(dǎo)致電池發(fā)生膨脹 ,徹底報(bào)廢 . .此時(shí)保護(hù)線路已經(jīng)失效 ,或者根本沒有保護(hù)線路 .在這個(gè)區(qū)域的鋰離子電池 (特別是 ),鋰離子內(nèi)部會(huì)發(fā)生劇烈的反應(yīng) ,產(chǎn)生強(qiáng)大的熱量 ,導(dǎo)致電池內(nèi)壓正極 ,使電芯變形 ,不同于低度過充 ,這種變化是一次性的 ,即一次高度過充就可以造成電池發(fā)鼓 .甚至爆炸 四 : 鋰離子電池的與保護(hù)線路相關(guān)的注意事項(xiàng) ? .這樣做只有兩種結(jié)果 , ? 一是保護(hù)線路起作用 ,那么什么事也不會(huì)發(fā)生 . ? 二是保護(hù)線路失效 ,那樣就會(huì)造成過流或直接電芯的短路 ,就會(huì)觸發(fā)fuse動(dòng)作 ,如果里面也沒有 fuse的保護(hù) (很多雜牌鋰離子電池就是沒有fuse或 PTC),那么這種短路的瞬間電流將達(dá)到十幾甚至幾十安培 ,足以燒毀線路板 ,使導(dǎo)線發(fā)紅 .要是碰上皮膚那就更慘了 . ? (沒有認(rèn)證 )的充電器或座充 ,鋰離子電池的充電過充需要嚴(yán)格的電壓控制 ,這點(diǎn)做的不好的充電器會(huì)對鋰離子電池造成低度過充 ,雖然最后有保護(hù)線路的保護(hù) ,但是已經(jīng)過充了 . ? ,保護(hù)芯片也有極限的承受電壓 ,一般在12V左右 ,在往上往往會(huì)擊穿保護(hù)芯片 . ? ,同樣會(huì)損傷保護(hù) IC ? ,潮濕 ,高溫 ,靜電會(huì)導(dǎo)致保護(hù) IC或Mosfet失效的 .手機(jī)落入水中 ,在記得吹干手機(jī)主板的同時(shí) ,也要對鋰離子電池進(jìn)行晾干處理 ,但不要用電吹風(fēng)吹干 .高溫 (60度以上 )對鋰離子電池是有害的 . ? 以上談?wù)摰氖菃喂?jié)鋰離子電池的保護(hù)線路 ,不包括串聯(lián)兩節(jié)以上的保護(hù) IC,道理大同小異 . ? 6. 在第一個(gè)圖中 ,畫了一個(gè)標(biāo)識電阻 R2,如果這個(gè)電阻是個(gè)常規(guī)的定值電阻 ,那么就是手機(jī)用來區(qū)別電池類型用的 .三星的手機(jī)在隱藏菜單中可以看到這個(gè)電阻值 .他們的手機(jī)用不同的電阻來區(qū)分不同容量的電池 (厚薄電 ) 如果這個(gè)電池是個(gè)熱敏電阻 (NTC),那么它就可以告訴手機(jī)或充電器電池的溫度 ,因此手機(jī)或充電器就有了對電池溫度的檢測能力 .當(dāng)電池溫度超出范圍 (比如 0度 ~40度以外 ),手機(jī)或座充就不對鋰離子電池進(jìn)行充電動(dòng)作 .這也是對鋰離子電池的保護(hù) . 7. 有些電池會(huì)有兩個(gè)以上的標(biāo)識電阻 (一個(gè)常規(guī)電阻 ,一個(gè)熱敏電阻 )或?qū)Ｓ玫淖R別芯片來執(zhí)行這個(gè)功能 .原理都是一樣的 .目的就是確保更好的的使用鋰離子電池