鋰電池保護板起什么作用-鋰電池保護板工作原理、主要作用詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-07-13
鋰電池保護板是對串聯(lián)鋰電池組的充放電保護；在充滿電時能保證各單體電池之間的電壓差異小于設定值（一般±20mV），實現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；同時檢測電池組中各個單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態(tài)，保護并延長電池使用壽命；欠壓保護使每一單節(jié)電池在放電使用時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，鋰電池芯和保護板，鋰電池芯主要由正極板、隔膜、負極板、電解液組成；正極板、隔膜、負極板纏繞或層疊，包裝，灌注電解液，封裝后即制成電芯，鋰電池保護板的作用很多人都不知道，鋰電池保護板，顧名思義就是保護鋰電池用的，鋰電池保護板的作用是保護電池不過放、不過充、不過流，還有就是輸出短路保護。
鋰電池保護板主要由維護IC（過壓維護）和MOS管（過流維護）構成，是用來保護鋰電池電芯安全的器材。鋰電池具有放電電流大、內阻低、壽數長、無回憶效應等被人們廣泛運用，鋰離子電池在運用中禁止過充電、過放電、短路，不然將會使電池起火、爆破等喪命缺陷，所以，在運用可充鋰電池都會帶有一塊維護板來維護電芯的安全。
鋰電池保護板技術參數:
均衡 電流 ：80mA（VCELL=4.20V時）
均衡起控點：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 ：5mS
過放釋放 ：斷開負載，并且各單體電池電壓均高于過放門限；
過流釋放 ：斷開負載釋放
過溫保護 ：有接口，需安裝可恢復性溫度保護開關；
工作電流 ：15A（根據客戶選擇）
靜態(tài)功耗 ：《0.5mA》
短路保護功能：能保護，斷開負載可自恢復。
主要功能：過充保護功能，過放保護功能，短路保護功能，過流保護功能，過溫保護功能，均衡保護功能。
接口定義：該板的充電口與放電口相互獨立，兩者共正極，B-為連接電池的負極，C-為充電口的負極；P-為放電口的負極；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。
參數說明：最大工作電流和過流保護電流值的配置，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，這要根據電池的材料不同而有所改變，這點看似簡單，但要細節(jié)上來看，還是有經驗學問的。過充保護，在我們以往的單節(jié)電池保護電壓都會高出電池充飽電壓50~150mV。但是動力電池不一樣，如果你要想延長電池壽命，你的保護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。因為它是多串數的，整個電池組的壽命容量主要是以容量最低的那顆電池以準，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，所以過充保護電壓點不要選擇太高。這個保護延時可以做到1S,防止脈沖的影響從而保護。
過放保護，也是與電池的材料有關，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。因為，在國內生產的電池，電池電壓低于3.3V后，各顆電池的放電特性完全不一，因此是提前保護電池，這樣對電池的壽命是一個很好的保護?？偟囊稽c就是盡量讓每一顆電池都工作在輕充輕放下工作，一定是對電池的壽命是一個幫助。過放保護延滯時間，它要根據負載的不同而有所改變，比如電動工具類的，他的啟動電流一般都在10C以上，因此會在短時間內把電池的電壓拉到過放電壓點從而保護。此時無法讓電池工作。這是值得注意的地方。
它主要體現在工作電流與過電流使開關MOS斷開從而保護電池組或負載。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 本身的內阻來決定的，當然小電流，對MOS沒什么影響，但是大電流呢，這個就要好好做些處理了， 在通過額定電流時，小電流10A以下，我們可以直接用電壓來驅動MOS管。大電流，一定是要加驅動，給MOS足夠大的驅動電流。以下在MOS管驅動有講到工作電流，在設計的時候，MOS管上不能存在超過0.3W的功率。計算工式：I2*R/N。R為MOS的內阻，N為MOS的數量。如果功率超過，MOS會產生25度以上的溫升，又因它們都是密封的,就算有散熱片，長時間工作時，溫度還是會上去，因為他沒地方可散熱。當然MOS管是沒任何問題，問題是他產生熱量會影響到電池，畢竟保護板是與電池放在一起的。
過流保護(最大電流)，此項是保護板必不可少的，非常關鍵的一個保護參數。保護電流的大小與MOS的功率息息相關，因此在設計時，要盡量給出MOS能力的余量。在布板的時候，電流檢測點一定要選好位置，不能只接通就行，這需要經驗值。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，因為它的信號很容易受到干擾。過流保護延時，它也是要根不同的產品做相應的調整。在此不多說了。
嚴格來講，他是一個電壓比較型的保護，也就是講是用電壓的比較直接關斷或驅動的，不要經過多余的處理。短路延時的設置也很關鍵，因為在我們的產品中，輸入濾波電容都是很大的，在接觸時第一時間給電容充電，此時就相當于電池短路來給電容充電。
溫度保護
一般在智能電池上都會用到，也是不可少的。但往往它的完美總會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來保護電池本身或負載。如果是在一個恒定的環(huán)境條件下，當然不會有什么問題。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。當然就是牽扯到MOS管的選型了。MOS的耐壓當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MOS管體上的溫升了一般不超過25度的溫升，個人經驗值，只供參考。MOS的驅動，也許會有的人會講，我有用低內阻大電流的MOS管，但為何還有蠻高的溫度?這是MOS管的驅動部分沒有做好，驅動MOS要有足夠大的電流，具體多大的驅動電流，要根據功率MOS管的輸入電容來定。因此，一般的過流與短路驅動都不能用芯片直接驅動，一定要外加。在大電流(超過50A)工作時，一定要做到多級多路驅動，才能保證MOS的同一時間同一電流正常打開與關閉。因為MOS管有一個輸入電容， 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，不會在短時間做出完整的控制。尤其是電流超過50A時，電流設計上更要細化，一定要做到多級多路驅動控制。這樣才能保證MOS的正常過流與短路保護。MOS電流平衡，主要講的是多顆MOS并起來用時，要讓每一顆MOS管通過的電流，打開與關閉時間都是一致的。這就要在畫板方面入手了，它們的輸入輸出一定要對稱，一定要保證每一個管子通過的電流是一致這才是目的。
這個參數是越小越好，最理想的狀態(tài)是為零，但不可能做到這一點。就是因為人人都想把這個參數做小，有很多人的要求更低，甚至離譜，我們想想，保護板上有芯片，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，因為動力電池的容量本身就很大。當然電動工具的另外分析。如5AH的電池，放電500uA，要放多久，因此對整個電池組來講是很微弱的。每串自耗電才最關鍵的，這個也不可能為零，當然也是在性能完全可行情況下進行，但有一點，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。這點大家應該知道，如果每一串的自耗電不一時，那么在長時間擱置下，電池的容量一定會產生變化的。
均衡這一塊是此文章的論述的重點。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，充電時時均衡，它主要是在充電時任何一顆電池的電壓高出所有電池平均電壓時，它就啟動均衡，無論電池的電壓在什么范圍，它主要是應用在智能軟件方案上。當然如何定義可以由軟件任意調整。此方案的優(yōu)點它能有更多的時間去做電池的電壓均衡。
二，電壓定點均衡，就是把均衡啟動定在一個電壓點上，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行，所以均衡時間較短，用處可想而知。
三，靜態(tài)自動均衡，它也可以在充電的過程中進行，也可以在放電時進行，更有特點的是，電池在靜態(tài)擱置時，如果電壓不一致時，它也在均衡著，直到電池的電壓達到一致。但有人認為，電池都沒工作了，為什么保護板還是在發(fā)熱呢?
以上三種方式都以是參考電壓來實現均衡的。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)點就是成本低，設計簡單，在電池電壓不一致時能起到一定的作用，主要體現在電池長時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，電路復雜，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，請確保它們沒法兒意外漏電；如果鄰近有什么導電終端會使你的電池發(fā)作點意外，適當好是采納一個防范措施來保證你的人生安全。一些電子煙廠商會在隨配的套裝里附贈一個電池的硅膠或許其他絕緣體的維護套，用這個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隨時爆破的，關鍵看你怎樣放。
2、如果電容式鋰電池外包有異，請不要運用它常常查看電池的外包殼，盡管這是一層包裝殼，卻起到保護電池的效果。隨著長時間地充電和插拔，會不可防止地危害到電池的外殼。所以要定時查看電池的外包裝，發(fā)現有洼陷或不明液體滲漏時，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~實在是無法用肉眼區(qū)分電池的好壞時，電池檢測儀來幫你！
3、不要由于它酷，你就運用它我們都知道，部分動手能力強的玩家總喜歡標新立異，追求一些與眾不同的設備，于是混合在一起的配件并未經過相關儀器的安全監(jiān)測，當中的細小誤差雖說不大，但有時也會成為導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，電解質被加熱至沸點，電池的內部壓力升高到一個點，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。
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