18650锂离子电池保护板设计方法

如何设计18650锂离子电池防护罩?

18650电池在市场上得到了广泛的应用。目前，锂离子电池是最受欢迎的电池，而其他的18650电池已经逐渐退出市场。那么18650锂离子电池屏蔽的设计呢?这款18650锂离子电池防护罩不是固定的，基本上是定制的电池防护罩。

18650锂离子电池保护面板

锂离子电池的保护功能通常是通过保护电路板与PTC等电流器件的配合来完成的。该保护板由电子电路组成，能在-40℃~+85℃准确监测电池的电压和充放电电路的电流，及时控制电流电路的通断。PTC防止电池在高温下严重损坏。

普通18650锂离子电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容和辅助器件熔断器、PTC、NTC、ID、存储器等。当一切正常时，控制IC控制MOS开关，使电池和外部电路可以打开。当电池电压或电路电流超过规定值时，它立即控制MOS开关，以保护电池的安全。

锂离子电池防护板正常情况下，Vdd为高电平，Vss、VM为低电平，DO、CO为高电平。当对Vdd、Vss和VM的任意参数进行转换时，DO或CO的水平会发生变化。

1.正常状态

在正常状态下，电路中N1的CO和DO引脚均输出高电压，且均处于导通状态，电池可自由充放电。由于MOSFET的传导阻抗很小，通常小于30毫欧姆，所以其传导电阻对电路性能的影响很小。这种状态下保护电路的消耗电流为A级，通常小于7a。

2.充保护

锂离子电池要的充电方式是恒流/恒压充电。在充电的初始阶段，对电池进行恒流充电。在充电过程中，充电电压会上升到4.2v(根据不同的阴极材料，有的电池要一个恒定的电压值4.1v)，电池会以恒定的电压充电，直到电流变得越来越小。当电池充电时，假如充电器电路失控，电池电压将超过4.2v，并继续以恒流充电。此时，电池电压将继续升高。当电池电压高于4.3v时，电池的化学副反应会加剧，导致电池损坏或出现安全问题。在电池保护电路,当控制IC检测电池电压为4.28V(价值是由控制IC,不同的集成电路有不同值),公司的脚从高电压零电压,V2传导到关闭,切断充电电路,充电器可以不再对电池充电,充保护效果。此时，由于V2体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管将外部负载放电。当控制IC检测到电池电压超过4.28v和offV2信号发出之间也有一个延时时间。延迟时间由C3决定，通常设置为1秒左右，以防止干扰造成误判。

3.过放电保护

在电池向外负载放电过程中，其电压会随着放电过程而逐渐降低。当电池电压降至2.5v时，电池容量完全释放。此时，假如电池继续向负载放电，将对电池造成永久性损伤。电池放电过程中,当控制IC检测电池电压低于2.3V,价值是由控制IC,不同的集成电路有不同的值),做的脚从高电压零电压V1从传导到关闭,切断放电电路,电池不再能负载放电,放电保护效果。此时，由于体二极管VD1V1的存在，充电器可以通过二极管对电池进行充电。由于电池电压在过放电保护状态下无法再降低，所以要求保护电路的消耗电流非常小。此时控制IC将进入低功耗状态，整个保护电路的功耗将小于0.11a。当控制IC检测到电池电压低于2.3v与发送offV1信号之间也存在延时。

4.短路保护

电池放电时，假如电路电流足够大，使U>0.9v(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)，则判断控制IC为负载短路。它的做脚将迅速从高压变为零电压，使V1从on断开，从而切断放电电路，起到短路保护的用途。短路保护具有非常短的延迟时间，通常小于7微秒。其工作原理与过流保护相似，但判断方法不同，保护延时时间也不同。除了控制集成电路,电路中的另一个重要元素,是一个MOSFET,它扮演一个开关电路,因为它直接通过在电池和外部负载,因此其传导阻力影响电池的性能,当选用MOSFET更好,传导阻力非常小,电池的内部电阻小,负载能力强,当时放电消耗更少的电能。

5.过电流保护

由于锂离子电池的化学特性，电池厂家规定锂离子电池的最大放电电流不能超过2C(C=电池容量/小时)。当放电电流超过2C时，会出现永久性的电池损坏或安全问题。电池在正常负载放电的过程中,放电电流经过一系列的两个MOSFET,由于MOSFET的导通阻抗,将两端出现电压,电压U=我*RDS*2,RDS一个MOSFET刺激,阻抗控制IC脚上的V-的测试电压值,假如负载由于某种原因导致异常,使回路电流增大,当大洋流给U>0.1V(价值是由控制集成电路,不同的IC有不同的值)，做脚从高压零电压，V1从导通到关断，这样，放电电路被切断，电路中的电流为零。控制IC检测到的过流与关闭V1信号之间也存在延时，延时的长度由C3决定，一般为13毫秒左右，以防止因干扰而误判。在上述控制过程中，可知过流检测值的大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于MOSFET的传导阻抗。当MOSFET的导电阻抗较大时，同一控制IC的过流保护值较小。