CN203466560U - 智能锂电池保护板 - Google Patents

Abstract

一种智能锂电池保护板，包括IC主控模块、IC主控模块周边电路，所述的IC主控模块周边电路包括控制充电回路与放电回路的导通与关断的MOSFET功率放大管V1、V2，分别与IC主控模块的DOUT端和COUT端连接，电阻R1、R2和电容C1，分别并联在IC主控模块VCC断和VM端，负载并联在电池回路上。与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：可以防止对电池产生损害，防止过充、过放和短路造成的燃烧、爆炸等危险；过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性；具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护的功能，还具有小型化、轻量化、实用化以及高可靠性、低噪声的优点。

Description

智能锂电池保护板

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其是一种智能锂电池保护电路板。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂离子电池能量密度高，当电池在过度充电状态下，电池温度上升后能量将过剩，电解液分解而产生气体，造成电池内压上升而发生自燃或破裂爆炸的危险；反之，在过度放电状态下，电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化，从而降低可充电次数，难以确保锂电池工作的安全性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种智能锂电池保护板，该保护回路由两个MOSFET（V1、V2）和一个控制IC（N1）外加一些阻容元件构成。IC主控模块负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，防止过充、过放和短路造成的燃烧、爆炸等危险。具有体积小，重量轻，成本低，可靠性高，抗干扰强等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种智能锂电池保护板，包括IC主控模块、IC主控模块周边电路，所述的IC主控模块周边电路包括控制充电回路与放电回路的导通与关断的MOSFET功率放大管V1、V2，分别与IC主控模块的DOUT端和COUT端连接，电阻R1、R2和电容C1，分别并联在IC主控模块VCC断和VM端，负载并联在电池回路上。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型可以防止对电池产生损害，防止过充、过放和短路造成的燃烧、爆炸等危险；过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性；具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护的功能，还具有小型化、轻量化、实用化以及高可靠性、低噪声的优点。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步说明：

如图1所示，智能锂电池保护板，包括IC主控模块、IC主控模块周边电路，所述的IC主控模块周边电路包括控制充电回路与放电回路的导通与关断的MOSFET功率放大管V1、V2，分别与IC主控模块的DOUT端和COUT端连接，电阻R1、R2和电容C1，分别并联在IC主控模块VCC断和VM端，负载并联在电池回路上。

电流经过R1，IC主控模块的VCC端、VM端和电阻R2，使之形成回路，保护芯片通过VCC端获得外部电流及电压，所测电流小于IC主控模块内的额定电流值时，则通过MOSFET功率放大管V1、V2，由电源向电池充电；当所测电压高于IC主控模块内的额定电压值时，则输出高电平信号到MOSFET功率放大管V1、V2，使MOSFET功率放大管V1、V2断开，从而电池与电路形成放电回路。

实施例1：

过度充电保护IC的原理：当外部充电器对锂电池充电时，为防止因温度上升所导致的内电压上升，需终止充电状态，保护IC需检测电池电压，当到达4.2V时(假设电池过充点为4.2V)即激活过度充电保护，将MOSFET功率放大管由开转为关断，进而截止充电。另外，还必须注意因噪声所产生的过度充电检出误动作，以免判定为过充保护，因此，需要设定延迟时间，并且延迟时间不能短于噪声的持续时间。

锂电池在充满后，如继续充电，IC主控模块会保护电池。但是不能对电池长期长时间充电，这样高能电池将长期处在危险的边缘徘徊，无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失。

实施例2：

过度放电保护IC原理：为了防止锂电池的过度放电状态，假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过度放电电压检测点(假定为2.3V)时将激活过度放电保护，使MOSFET功率放大管由开转变为关断而截止放电，以避免电池过度放电现象发生，并将电池保持在低静态电流的待机模式，此时的电流仅0.1uA。

当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于过度放电电压时，过度放电保护功能可解除。另外，考虑到脉冲放电的情况，过放电检测电路设有延迟时间以避免发生误动作。

在过度放电的情况下，电解液因分解而导致电池特性劣化，并造成充电次数的降低，釆用锂电池保护IC可以避免过度放电现象发生，实现电池保护功能。

实施例3：

过电流保护IC原理：当放电电流过大或短路情况发生时，保护IC将激活过(短路)电流保护，此时过电流的检测是将MOSFET功率放大管的Rds(on）当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形，如果比所定的过电流检测电压还髙，则停止放电，计算公式为：V-=I×Rds（on）×2（V-为过电流检测电压，I为放电电流)，假设V-=0.2V Rds（on）=25mΩ，则保护电流的大小为I=4A。同样，过电流检测也必须设有延迟时功能，以防有突发电流流入时发生误动作。通常在过电流发生后，若能去除过电流因素(例如马上与负载脱离)，将会恢复其正常状态，可以再进行正常的充放电动作。

因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路，为确保安全，必须使其立即停止放电。

除了上述的锂电池保护IC功能之外，还有以下功能：

1）充电时的过电流保护

当连接充电器进行充电时突然发生过电流（如充电器损坏），电路立即进行过电流检测，此时Cout将由高转为低，MOSFET功率放大管由开转为关断，实现保护功能V-（Vdet4过电流检测电压，Vdet4为-0.1V）=I(充电电流）×Rds(on)×2。

2）过度充电时的锁定模式

通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间，然后就会将MOSFET功率放大管关断以达到保护的目的，当锂电池电压一直下降到解除点（过度充电滞后电压)时就会恢复，此时又会继续充电-保护-放电-充电-放电，这种状态的安全性问题将无法获得有效解决，锂电池将一直重复着充电-放电-充电-放电的动作，功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态，这样可能会使MOSFET功率放大管变热，还会降低电池寿命，因此锁定模式很重要。假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式，MOSFET将不会变热，且安全性相对提髙很多。

在过度充电保护之后，只要充电器连接在电池包上，此时将进入过充锁定模式，此时，即使锂电池电压下降也不会发生再充电的情形，将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态。

3）减小保护电路组件尺寸

将过度充电和短路保护用的延迟电容集成到到保护IC主控模块里面，以减小保护电路组件尺寸。

Claims (1)

1.一种智能锂电池保护板，包括IC主控模块、IC主控模块周边电路，所述的IC主控模块周边电路包括控制充电回路与放电回路的导通与关断的MOSFET功率放大管V1、V2，分别与IC主控模块的DOUT端和COUT端连接，电阻R1、R2和电容C1，分别并联在IC主控模块VCC断和VM端，负载并联在电池回路上。

Images