- 單節(jié)鋰電池的組成
- 單節(jié)鋰電池保護(hù)板上保險(xiǎn)絲的選擇
- 薩特科技用于鋰電池應(yīng)用的保險(xiǎn)絲參考
- 根據(jù)客戶的線路板決定試用尺寸，一般用1206/0603尺寸。
- 額定電壓：24V以上
- 額定電流：一般采用5A
- 冷電阻：15mΩ以下
- 安規(guī)要求：UL認(rèn)證
- 符合RoHS要求和Halogen-Free要求
如今，手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)（攝像機(jī)）、PDA、MP3/4…越來(lái)越多的產(chǎn)品采用鋰電池作為系統(tǒng)電路供電的電源。對(duì)電源的要求注重鋰電池體積要小，能量密度要高，并且無(wú)記憶效應(yīng)，還可循環(huán)多次使用等優(yōu)點(diǎn)。然而鋰電池爆炸事故近來(lái)也時(shí)有發(fā)生。2009.1.30 廣州越秀區(qū)東華南路聯(lián)想電腦專(zhuān)賣(mài)店內(nèi)發(fā)生一起手機(jī)鋰電池爆炸事件,店內(nèi)一名年輕男子頸部大動(dòng)脈破裂,當(dāng)場(chǎng)死亡。所以對(duì)于鋰電池的安全性也越來(lái)越引起人們的重視。鋰電池保護(hù)板選擇合適的貼片保險(xiǎn)絲也就顯得非常重要了。
一，單節(jié)鋰電池的組成：
鋰電池主要由電芯和電池保護(hù)板組成（如圖2）
鋰電池保護(hù)板主要功能：1.過(guò)度充電保護(hù)，2.過(guò)度放電保護(hù)，3.過(guò)電流/短路保護(hù)
鋰電池保護(hù)板主要元器件：1.保護(hù)IC 2.MOSFET 3.SMD FUSE
二，單節(jié)鋰電池保護(hù)板上保險(xiǎn)絲的選擇：
- 封裝：根據(jù)客戶的線路板決定試用尺寸，一般用1206/0603尺寸。
- 額定電壓：24V以上
- 額定電流：一般采用5A（要考慮到保險(xiǎn)絲在鋰電池保護(hù)板上是2次保護(hù)，所以要考慮到保護(hù)IC的保護(hù)延遲時(shí)間來(lái)確定保險(xiǎn)絲的熔斷時(shí)間）
- 冷電阻：15mΩ以下
- 安規(guī)要求：UL認(rèn)證
- 符合RoHS要求和Halogen-Free要求
舉例1：某單節(jié)鋰電池保護(hù)板電路圖如圖3，保護(hù)IC采用SII(精工) S8261ACJ，基本參數(shù)如圖4. 采用的MOS管為BF9028DNJ / BF9028DNJ-A ,部分參數(shù)如圖5.
A：保護(hù)電路工作正常。
保護(hù)IC過(guò)電流保護(hù)原理：電流當(dāng)放電電流過(guò)大或短路情況發(fā)生時(shí),保護(hù)IC將激活過(guò)(短路)電流保護(hù),此時(shí)過(guò)電流的檢測(cè)是將Power MOS的Rds(on)當(dāng)成感應(yīng)阻抗用以監(jiān)測(cè)其電壓的下降情形,若比所定的過(guò)電流檢測(cè)電壓還高則停止放電。
根據(jù)公式V-(過(guò)電流檢測(cè)電壓)=I(放電電流)*Rds(on)*2’可以算出放電電流達(dá)到多少保護(hù)IC開(kāi)始進(jìn)行保護(hù)作用。
1：短路保護(hù)情況：
當(dāng)過(guò)電流檢測(cè)電壓 0.9V，MOS管內(nèi)阻取最大值時(shí)候，可以檢測(cè)過(guò)電流將為最小值。算出此時(shí)過(guò)電流值為15A ，此時(shí)保護(hù)IC保護(hù)延遲時(shí)間320us；當(dāng)過(guò)電流檢測(cè)電壓 1.5V，MOS管內(nèi)阻取最小值時(shí)候，可以檢測(cè)過(guò)電流將為最大值。算出此時(shí)過(guò)電流值為46.875A，此時(shí)保護(hù)IC保護(hù)延遲時(shí)間380us。結(jié)論1：需求保險(xiǎn)絲在46.875A時(shí)候熔斷時(shí)間要大于380us，才能保證短路保護(hù)情況下保險(xiǎn)絲不會(huì)先于保護(hù)IC熔斷。
B：保護(hù)電路工作異常。
此時(shí)保護(hù)IC對(duì)短路不能起到保護(hù)作用，當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路時(shí)候需要保險(xiǎn)絲快速熔斷。
考慮因素如下：
- 電芯電壓：3.8～4.2V
- 電芯內(nèi)阻： <150mΩ
- 保護(hù)板內(nèi)阻：MOS管內(nèi)阻＋保險(xiǎn)絲內(nèi)阻（15mΩ）＋PCB板內(nèi)阻（10mΩ）
- 短路負(fù)載內(nèi)阻：0～100mΩ
- 要考慮保險(xiǎn)絲的快速熔斷，所以就考慮短路電流的最小值，可以算出短路電流最小值11A。
綜合A，B兩種情況，此保護(hù)板上選用SART S0603-F-5.0A 可以滿足要求。
舉例2：某鋰電池保護(hù)板上采用保護(hù)IC為 MM3177，MOSFET為AO8810
A：我們也可以用示波器測(cè)試其保護(hù)IC的短路保護(hù)延遲時(shí)間。
短路情況：多次短路測(cè)試發(fā)現(xiàn)保護(hù)IC（MM3177）能很好的起到短路保護(hù)作用，短路延遲時(shí)間11.4 ms。短路其短路電流情況如圖7（多次測(cè)試發(fā)現(xiàn)每次短路延遲時(shí)間變化微小，取其中較大的一次），此時(shí)測(cè)試到短路電流為16.4A。
根據(jù)測(cè)試情況，此款電池保護(hù)板采用的保護(hù)IC（MM3177）在做輸出短路保護(hù)時(shí)候有一個(gè)保護(hù)延遲時(shí)間，從測(cè)試來(lái)看短路電流在15A~20A時(shí)候，MM3177的短路保護(hù)延遲時(shí)間為10ms~13ms。
1.測(cè)試S0603-B-5.0A保險(xiǎn)絲在20A熔斷時(shí)間如下表1
2.從測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看S0603-B-5.0A在20A先熔斷時(shí)間大于保護(hù)IC MM3177同電流情況下保護(hù)延遲時(shí)間（11ms~13ms）。
3.此電池保護(hù)板（采用MM3177）上采用S0603-B-5.0A保險(xiǎn)絲，能更好的起到保護(hù)作用。
從實(shí)例1，2可以看出，單節(jié)鋰電池上選擇保險(xiǎn)絲需要考慮到保護(hù)IC的短路保護(hù)時(shí)間。
三，薩特科技用于鋰電池應(yīng)用的保險(xiǎn)絲參考：
南京薩特科技發(fā)展有限公司專(zhuān)注于貼片保險(xiǎn)絲的研發(fā)和生產(chǎn)，重視鋰電池市場(chǎng)對(duì)保險(xiǎn)絲的要求，相繼推出了 S0603-F-5.0A , S0603-BA-5.0A , S0603-B-5.0A等系列應(yīng)用與單節(jié)鋰電池上的保險(xiǎn)絲。在市場(chǎng)上占據(jù)了一席之地，薩特鋰電池的客戶有比亞迪，德賽電池，飛毛腿電池等。
