鋰電池保護(hù)板起什么作用-鋰電池保護(hù)板工作原理、主要作用詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-07-13
鋰電池保護(hù)板是對(duì)串聯(lián)鋰電池組的充放電保護(hù)；在充滿電時(shí)能保證各單體電池之間的電壓差異小于設(shè)定值（一般±20mV），實(shí)現(xiàn)電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯(lián)充電方式下的充電效果；同時(shí)檢測電池組中各個(gè)單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態(tài)，保護(hù)并延長電池使用壽命；欠壓保護(hù)使每一單節(jié)電池在放電使用時(shí)避免電池因過放電而損壞。
成品鋰電池組成主要有兩大部分，鋰電池芯和保護(hù)板，鋰電池芯主要由正極板、隔膜、負(fù)極板、電解液組成；正極板、隔膜、負(fù)極板纏繞或?qū)盈B，包裝，灌注電解液，封裝后即制成電芯，鋰電池保護(hù)板的作用很多人都不知道，鋰電池保護(hù)板，顧名思義就是保護(hù)鋰電池用的，鋰電池保護(hù)板的作用是保護(hù)電池不過放、不過充、不過流，還有就是輸出短路保護(hù)。
鋰電池保護(hù)板主要由維護(hù)IC（過壓維護(hù)）和MOS管（過流維護(hù)）構(gòu)成，是用來保護(hù)鋰電池電芯安全的器材。鋰電池具有放電電流大、內(nèi)阻低、壽數(shù)長、無回憶效應(yīng)等被人們廣泛運(yùn)用，鋰離子電池在運(yùn)用中禁止過充電、過放電、短路，不然將會(huì)使電池起火、爆破等喪命缺陷，所以，在運(yùn)用可充鋰電池都會(huì)帶有一塊維護(hù)板來維護(hù)電芯的安全。
鋰電池保護(hù)板技術(shù)參數(shù):
均衡 電流 ：80mA（VCELL=4.20V時(shí)）
均衡起控點(diǎn)：4.18±0.03 V過充門限 ：4.25±0.05 V （4.30±0.05 V可選）
過放門限 ：2.90±0.08 V （2.40±0.05 V可選）
過放延時(shí) ：5mS
過放釋放 ：斷開負(fù)載，并且各單體電池電壓均高于過放門限；
過流釋放 ：斷開負(fù)載釋放
過溫保護(hù) ：有接口，需安裝可恢復(fù)性溫度保護(hù)開關(guān)；
工作電流 ：15A（根據(jù)客戶選擇）
靜態(tài)功耗 ：《0.5mA》
短路保護(hù)功能：能保護(hù)，斷開負(fù)載可自恢復(fù)。
主要功能：過充保護(hù)功能，過放保護(hù)功能，短路保護(hù)功能，過流保護(hù)功能，過溫保護(hù)功能，均衡保護(hù)功能。
接口定義：該板的充電口與放電口相互獨(dú)立，兩者共正極，B-為連接電池的負(fù)極，C-為充電口的負(fù)極；P-為放電口的負(fù)極；B-、P-、C-焊盤均是過孔式，焊盤孔直徑均為3mm;電池各充電檢測接口以DC針座形式輸出。
參數(shù)說明：最大工作電流和過流保護(hù)電流值的配置，單位：A（5/8，8/15，10/20，12/25，15/30，20/40，25/35，30/50，35/60，50/80，80/100），特殊過流值可以按客戶要求定制。
過充，過放，這要根據(jù)電池的材料不同而有所改變，這點(diǎn)看似簡單，但要細(xì)節(jié)上來看，還是有經(jīng)驗(yàn)學(xué)問的。過充保護(hù)，在我們以往的單節(jié)電池保護(hù)電壓都會(huì)高出電池充飽電壓50~150mV。但是動(dòng)力電池不一樣，如果你要想延長電池壽命，你的保護(hù)電壓就選擇電池的充飽電壓，甚至還要比此電壓還低些。比如錳鋰電池，可以選擇4.18V~4.2V。因?yàn)樗嵌啻當(dāng)?shù)的，整個(gè)電池組的壽命容量主要是以容量最低的那顆電池以準(zhǔn)，小容量的總是在大電流高電壓工作，所以衰減加快。而大容量每次都是輕充輕放，自然衰減要慢得多了。為了讓小容量的電池也是輕充輕放，所以過充保護(hù)電壓點(diǎn)不要選擇太高。這個(gè)保護(hù)延時(shí)可以做到1S,防止脈沖的影響從而保護(hù)。
過放保護(hù)，也是與電池的材料有關(guān)，如錳鋰電池一般選擇在2.8V~3.0V。盡量要比它單顆電池過放的電壓稍高點(diǎn)。因?yàn)椋趪鴥?nèi)生產(chǎn)的電池，電池電壓低于3.3V后，各顆電池的放電特性完全不一，因此是提前保護(hù)電池，這樣對(duì)電池的壽命是一個(gè)很好的保護(hù)。總的一點(diǎn)就是盡量讓每一顆電池都工作在輕充輕放下工作，一定是對(duì)電池的壽命是一個(gè)幫助。過放保護(hù)延滯時(shí)間，它要根據(jù)負(fù)載的不同而有所改變，比如電動(dòng)工具類的，他的啟動(dòng)電流一般都在10C以上，因此會(huì)在短時(shí)間內(nèi)把電池的電壓拉到過放電壓點(diǎn)從而保護(hù)。此時(shí)無法讓電池工作。這是值得注意的地方。
它主要體現(xiàn)在工作電流與過電流使開關(guān)MOS斷開從而保護(hù)電池組或負(fù)載。MOS管的損壞主要是溫度急劇升高，它的發(fā)熱也是電流的大小及 本身的內(nèi)阻來決定的，當(dāng)然小電流，對(duì)MOS沒什么影響，但是大電流呢，這個(gè)就要好好做些處理了， 在通過額定電流時(shí)，小電流10A以下，我們可以直接用電壓來驅(qū)動(dòng)MOS管。大電流，一定是要加驅(qū)動(dòng)，給MOS足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。以下在MOS管驅(qū)動(dòng)有講到工作電流，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，MOS管上不能存在超過0.3W的功率。計(jì)算工式：I2*R/N。R為MOS的內(nèi)阻，N為MOS的數(shù)量。如果功率超過，MOS會(huì)產(chǎn)生25度以上的溫升，又因它們都是密封的,就算有散熱片，長時(shí)間工作時(shí)，溫度還是會(huì)上去，因?yàn)樗麤]地方可散熱。當(dāng)然MOS管是沒任何問題，問題是他產(chǎn)生熱量會(huì)影響到電池，畢竟保護(hù)板是與電池放在一起的。
過流保護(hù)(最大電流)，此項(xiàng)是保護(hù)板必不可少的，非常關(guān)鍵的一個(gè)保護(hù)參數(shù)。保護(hù)電流的大小與MOS的功率息息相關(guān)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量給出MOS能力的余量。在布板的時(shí)候，電流檢測點(diǎn)一定要選好位置，不能只接通就行，這需要經(jīng)驗(yàn)值。一般建議接在檢測電阻的中間端。還要注意電流檢測端的干擾問題，因?yàn)樗男盘?hào)很容易受到干擾。過流保護(hù)延時(shí)，它也是要根不同的產(chǎn)品做相應(yīng)的調(diào)整。在此不多說了。
嚴(yán)格來講，他是一個(gè)電壓比較型的保護(hù)，也就是講是用電壓的比較直接關(guān)斷或驅(qū)動(dòng)的，不要經(jīng)過多余的處理。短路延時(shí)的設(shè)置也很關(guān)鍵，因?yàn)樵谖覀兊漠a(chǎn)品中，輸入濾波電容都是很大的，在接觸時(shí)第一時(shí)間給電容充電，此時(shí)就相當(dāng)于電池短路來給電容充電。
溫度保護(hù)
一般在智能電池上都會(huì)用到，也是不可少的。但往往它的完美總會(huì)帶來另一方面的不足。我們主要是檢測電池的溫度來斷開總開關(guān)來保護(hù)電池本身或負(fù)載。如果是在一個(gè)恒定的環(huán)境條件下，當(dāng)然不會(huì)有什么問題。由于電池的工作環(huán)境是我們不可控的，太多太復(fù)雜的變化，因此不好選擇。如在北方的冬天，我們定在多少合適?又如夏天的南方地區(qū)，又定多少合適?顯然范圍太寬不可控的因素太多，仁者見仁，智者見智的去選擇了。
主要是MOS的電壓，電流與溫度。當(dāng)然就是牽扯到MOS管的選型了。MOS的耐壓當(dāng)然要超過電池組的電壓，這是必須的。電流講的是在通過額定電流時(shí)MOS管體上的溫升了一般不超過25度的溫升，個(gè)人經(jīng)驗(yàn)值，只供參考。MOS的驅(qū)動(dòng)，也許會(huì)有的人會(huì)講，我有用低內(nèi)阻大電流的MOS管，但為何還有蠻高的溫度?這是MOS管的驅(qū)動(dòng)部分沒有做好，驅(qū)動(dòng)MOS要有足夠大的電流，具體多大的驅(qū)動(dòng)電流，要根據(jù)功率MOS管的輸入電容來定。因此，一般的過流與短路驅(qū)動(dòng)都不能用芯片直接驅(qū)動(dòng)，一定要外加。在大電流(超過50A)工作時(shí)，一定要做到多級(jí)多路驅(qū)動(dòng)，才能保證MOS的同一時(shí)間同一電流正常打開與關(guān)閉。因?yàn)镸OS管有一個(gè)輸入電容， MOS管功率,電流越大，輸入電容也就越大，如果沒有足夠的電流，不會(huì)在短時(shí)間做出完整的控制。尤其是電流超過50A時(shí)，電流設(shè)計(jì)上更要細(xì)化，一定要做到多級(jí)多路驅(qū)動(dòng)控制。這樣才能保證MOS的正常過流與短路保護(hù)。MOS電流平衡，主要講的是多顆MOS并起來用時(shí)，要讓每一顆MOS管通過的電流，打開與關(guān)閉時(shí)間都是一致的。這就要在畫板方面入手了，它們的輸入輸出一定要對(duì)稱，一定要保證每一個(gè)管子通過的電流是一致這才是目的。
這個(gè)參數(shù)是越小越好，最理想的狀態(tài)是為零，但不可能做到這一點(diǎn)。就是因?yàn)槿巳硕枷氚堰@個(gè)參數(shù)做小，有很多人的要求更低，甚至離譜，我們想想，保護(hù)板上有芯片，它們是要工作的，可以做到很低，但是可靠性呢?應(yīng)該是在性能可靠完全OK的情況下再來考量自耗電的問題。有些朋友也許進(jìn)入了誤區(qū)，自耗電分為整體的自耗電和每一串的自耗電。
整體自耗電，如果在100~500uA都是沒什么問題的，因?yàn)閯?dòng)力電池的容量本身就很大。當(dāng)然電動(dòng)工具的另外分析。如5AH的電池，放電500uA，要放多久，因此對(duì)整個(gè)電池組來講是很微弱的。每串自耗電才最關(guān)鍵的，這個(gè)也不可能為零，當(dāng)然也是在性能完全可行情況下進(jìn)行，但有一點(diǎn)，每一串的自耗電量一定要一致，一般每一串的差別不能超過5uA。這點(diǎn)大家應(yīng)該知道，如果每一串的自耗電不一時(shí)，那么在長時(shí)間擱置下，電池的容量一定會(huì)產(chǎn)生變化的。
均衡這一塊是此文章的論述的重點(diǎn)。目前最通用的均衡方式分為兩種，一種就是耗能式的，另一種就是轉(zhuǎn)能式的。A耗能式均衡,主要是把多串電池中某節(jié)電池的電量或電壓高的用電阻把多余的電能損耗掉。它也分如下三種。
一，充電時(shí)時(shí)均衡，它主要是在充電時(shí)任何一顆電池的電壓高出所有電池平均電壓時(shí)，它就啟動(dòng)均衡，無論電池的電壓在什么范圍，它主要是應(yīng)用在智能軟件方案上。當(dāng)然如何定義可以由軟件任意調(diào)整。此方案的優(yōu)點(diǎn)它能有更多的時(shí)間去做電池的電壓均衡。
二，電壓定點(diǎn)均衡，就是把均衡啟動(dòng)定在一個(gè)電壓點(diǎn)上，如錳鋰電池，很多就定在4.2V開始均衡。這種方式只是在電池充電的末端進(jìn)行，所以均衡時(shí)間較短，用處可想而知。
三，靜態(tài)自動(dòng)均衡，它也可以在充電的過程中進(jìn)行，也可以在放電時(shí)進(jìn)行，更有特點(diǎn)的是，電池在靜態(tài)擱置時(shí)，如果電壓不一致時(shí)，它也在均衡著，直到電池的電壓達(dá)到一致。但有人認(rèn)為，電池都沒工作了，為什么保護(hù)板還是在發(fā)熱呢?
以上三種方式都以是參考電壓來實(shí)現(xiàn)均衡的。但是，電池電壓高不一定代表容量就高，也許截然相反。以下論述。其優(yōu)點(diǎn)就是成本低，設(shè)計(jì)簡單，在電池電壓不一致時(shí)能起到一定的作用，主要體現(xiàn)在電池長時(shí)間擱置自耗引起的電壓不一致。理論上是有微弱的可行性。缺點(diǎn)，電路復(fù)雜，元件多，溫度高，防靜電差，故障率高。
1、不要把電容式鋰電池放在口袋里如果你要隨身攜帶備用電池，請(qǐng)確保它們沒法兒意外漏電；如果鄰近有什么導(dǎo)電終端會(huì)使你的電池發(fā)作點(diǎn)意外，適當(dāng)好是采納一個(gè)防范措施來保證你的人生安全。一些電子煙廠商會(huì)在隨配的套裝里附贈(zèng)一個(gè)電池的硅膠或許其他絕緣體的維護(hù)套，用這個(gè)把暴露的電池極彼此阻隔開來，防止它們之間發(fā)作磕碰，然后防止意外的爆破事端。究竟這玩意兒并不是放兜里就會(huì)隨時(shí)爆破的，關(guān)鍵看你怎樣放。
2、如果電容式鋰電池外包有異，請(qǐng)不要運(yùn)用它常常查看電池的外包殼，盡管這是一層包裝殼，卻起到保護(hù)電池的效果。隨著長時(shí)間地充電和插拔，會(huì)不可防止地危害到電池的外殼。所以要定時(shí)查看電池的外包裝，發(fā)現(xiàn)有洼陷或不明液體滲漏時(shí)，就得留意了，這樣的電池千萬不能再用，趕緊換電池，防止電池漏液發(fā)作爆破~實(shí)在是無法用肉眼區(qū)分電池的好壞時(shí)，電池檢測儀來幫你！
3、不要由于它酷，你就運(yùn)用它我們都知道，部分動(dòng)手能力強(qiáng)的玩家總喜歡標(biāo)新立異，追求一些與眾不同的設(shè)備，于是混合在一起的配件并未經(jīng)過相關(guān)儀器的安全監(jiān)測，當(dāng)中的細(xì)小誤差雖說不大，但有時(shí)也會(huì)成為導(dǎo)致電子煙爆炸的元兇。所以并不推薦！鋰離子電池發(fā)生故障的典型模式是，電解質(zhì)被加熱至沸點(diǎn)，電池的內(nèi)部壓力升高到一個(gè)點(diǎn)，以至電池頂部的封口板破裂，壓力突然釋放沖出電池的密封端。
聯(lián)系方式：鄒先生
聯(lián)系電話：0755-83888366-8022
手機(jī)：18123972950
QQ：2880195519
聯(lián)系地址：深圳市福田區(qū)車公廟天安數(shù)碼城天吉大廈CD座5C1
請(qǐng)搜微信公眾號(hào):“KIA半導(dǎo)體”或掃一掃下圖“關(guān)注”官方微信公眾號(hào)
請(qǐng)“關(guān)注”官方微信公眾號(hào):提供 MOS管 技術(shù)幫助
