测试电路锂电池保护

　　由于锂电池的体积密度、能量密度高，并有高达4.2V的单节电池电压，因此在手机、PDA和数码相机等便携式电子产品中获得了广泛的应用。为了确保使用的安全性，锂电池在应用中必须有相应的电池管理电路来防止电池的过充电、过放电和过电流。锂电池保护IC超小的封装和很少的外部器件需求使它在单节锂电池保护电路的设计中被广泛采用。

　　然而，目前无论是正向(独立开发)还是反向(模仿开发)设计的国产锂电池保护IC由于技术、工艺的原因，实际参数通常都与标准参数有较大差别，在正向设计的IC中尤为突出，因此，测试锂电池保护IC的实际工作参数已经成为必要。目前市场上已经出现了专用的锂电池保护板测试仪，但价格普遍偏高，并且测试时必须先将IC焊接在电路板上。因此，本文中设计了一个简单的测试电路，借助普通的电子仪器就可以完成对锂电池保护IC的测试。

　　保护电路的组成

　　保护电路通常由控制IC、MOs开关管、熔断保险丝、电阻、电容等元件组成，如图2所示。正常的情况下，控制IC输出信号控制MOs开关管导通，使电芯与外电路导通，当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立即控制MOS管关断，以保护电芯的安全。

　　控制IC内置高精度电压检测电路和多级电流检测电路。其中，电压检测电路一是对充电电压进行检测，一旦达到其设定阈值（通常为3.9V～4.4V），立即进入过充电保护状态；二是对放电电压进行检测，一旦达到其设定阈值（通常为2.0V～3.0V ），立即进入过放电保护状态。

　　在该电路中，MOS开关管多采用薄型TSSOP -8或SOT23 -6封装形式，其外形如图3所示。这些MOS开关管有的内含一只N沟道场效应管，如FDMC7680，其①～③脚为S极，④脚为G极，⑤～⑧脚为D极，其内部结构如图4所示；有的内含两只N沟道场效应管，如FDW9926A、8205A等，其引脚功能与封装形式有关，如图5所示。

　　【提示】若控制IC与MOs开关管上有小圆形凹点，则该凹点所对管脚为①脚；若表面没有凹点，则元件型号标注左侧的一个管脚为①脚，其余引脚按逆时针方向排列。另外，在换用MOS开关管时，需根据实际线路走向判断其内部电路，从而进行正确的代换。

　　另外，部分锂电池保护电路中还安装有NTC和ID信号形成元件。NTC是英文Negativetemperature coefficient的缩写，意即负温度系数电阻。该元件在此电路中主要起过热保护作用，即当电池自身或其周边环境温度升高时，NTC元件阻值降低，使用电设备或充电设备及时作出反应，若温度超过一定值时，系统进入保护状态，停止充放电。ID是Identification的缩写，即身份识别的意思，其信息识别的元件分为两种：一是存储器，常为兽线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信息；二是识别电阻，这两者均可起到产品的可追溯和应用的限制。

　　锂电池保护板过电流保护：电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个mosfet时，由于mosfet的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值u=i**2, 为单个mosfet导通阻抗，控制ic上的“v-”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使u>;0.1v（该值由控制ic决定，不同的ic有不同的值）时，其“do”脚将由高电压转变为零电压，使t2由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。

　　中国电池网发现在控制ic检测到过电流发生至发出关断t2信号之间，也有一段时间，该时间的长短由c2决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制ic的控制值，还取决于mosfet的导通阻抗，当mosfet导通阻抗越大时，对同样的控制ic，其过电流保护值越小。

　　短路保护控制过程：短路保护是过电流保护的一种极限形式，其控制过程及原理与过电流保护一样，短路只是在相当于在p p-间加上一个阻值小的电阻(约为0ω)使保护板的负载电流瞬时达到10a以上，保护板立即进行过电流保护。