手机电池 保护板 功能及原理

手机电池 保护板 功能及原理 手机上的电池是用来给手机提供电能，使手机可以正常工作，通常只需要有正极和负极两个连接点即可，可是手机上与电池连接的部分往往有多个触点。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 1、测温热敏电阻连接点:热敏电阻是镍氢电池手机电池上最常用的。因为镍氢电池在充满后继续充电温度会迅速升高，因此可以用来判断电池充满及在温度过高时停止对电池充电。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 2、识别电阻连接点:一些手机为了区别锂离子电池和镍氢电池，或者厚电池和薄电池，就会接有一个识别电阻，用来判别电池类型，典型的有三星的各款手机。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 3、数据电池信息存储器连接点:一些手机电池内部带有存储器芯片，用来存储电池的参数，如制造厂商、流水号、生产日期、电压、容量等等，典型的有摩托罗拉的多款手机，如CD928、V8088、V998、V6188、T191、V60、V66等等。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 4、充电器正极连接点:由于手机越做越小，一些手机的充电电路在手机板上已放不下，便移到电池上，使这些电池内部带有充电电路。这种电池上其中一个连接点便是充电器正极连接点(注:充电器负极通常与电池负极共用)，用来给电池充电。典型的有索尼的Z18、Z28、科健的K3900、首信的C5068、厦华的168等等。三峡博客sxblog.cn 来源:sxblog.cn5、监测充电状态连接点:此连接点用来给手机提供电池的充电状态。典型电池如4所述。[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 6、充电电压调整连接点:此类电池内部带有部分的充电控制电路，起到充电时的恒压控制功能。典型的有菲利浦的多款电池，如929、939、989、9@9等多款机型。[三峡商网ycsx.com] 来源:sxblog.cn7、振动电机驱动连接点:有些手机将振动电机移至电池内部，使电池带有振动电机及其驱动电路。典型的有诺基亚的6110，PHILIP的939等等。[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 8、电量检测智能IC连接点:有些手机内带有智能芯片，能记录电池的充放电时间和剩余容量，并将此信息传递给手机。典型的有爱立信的T28、T29、T39等等。[三峡商网ycsx.com] 三峡博客sxblog.cn9、双SIM卡控制点:个别双SIM卡手机上将SIM卡的插座放于电池上，其电池上有个触点就作为SIM卡选择控制。典型的有厦新的8988和厦华的双卡168等。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 10、正、负极并接点:有的手机上虽有多个触点，但其多余触点是与正极或负极并接的，用来减小接触电阻，此类电池有波导的S1200、海信的C2101、阿尔卡特的OT500等等。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 11、电芯正极连接点:有的手机只有镍氢电池，由4节镍氢电池串联组成，其电压为4.8V，部分厂家为了推出锂离子电池，将3.6V的锂电池进行升压达到4.8V，而由于充电器不能通过其输出端对电芯充电，因此另留了一个触点用于充电用。此种电池目前只见过一种，为爱立信的768、788电池(注:由于爱立信本身不生产此种锂电，因此这种升压电池均为其它厂家生产)。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] --[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 由于锂离子电池的特性与其它可充电电池不同，内部通常都带有一块电路板，不少人对该电路的作用不了解(有些人可能还不知道锂电里有保护电路)，下面将对锂离子电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。三峡博客sxblog.cn 来源:sxblog.cn 锂电池分为一次电池和二次电池两类，目前在手机里的备用电池因耗电小主要使用不可充电的一次锂电池，而在手机主电池因耗电量较大则使用可充电的二次电池，即锂离子电池。[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 与镍镉和镍氢电池相比，锂离子电池具备以下几个优点:[三峡商网ycsx.com] 来源:sxblog.cn1、电压高，单节锂离子电池的电压可达到3.6V，远高于镍镉和镍氢电池的1.2V电压。[来源于三峡博客] 2、容量密度大，其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5倍。[文章来源三峡商网] 3、荷电保持能力强(即自放电小)，在放置很长时间后其容量损失也很小。[三峡商网ycsx.com] 4、寿命长，正常使用其循环寿命可达到500次以上。三峡博客sxblog.cn5、没有记忆效应，在充电前不必将剩余电量放空，使用方便。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C(C=电池容量/小时)，当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] --三峡博客sxblog.cn 来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 一、保护电路的功能:[三峡商网ycsx.com] 来源:sxblog.cn1、过充电保护:对锂电池来说，其充电后最高电压不得超过4.2V，否则电池内的电解质会被分解,使得温度上升并产生气体,降低电池的使用寿命，严重时甚至会引起爆炸，所以锂电池保护电路一定要保证锂电池绝对不可过度充电。[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 2、过放电保护:和过充一样，锂电池在过度放电的时候，也会缩短其使用寿命，而且过充过放对锂电池造成的损害是不可逆的。[三峡商网ycsx.com] 三峡博客sxblog.cn3、短路保护:锂电池的最大放电电流有一定限制，过大的放电电流同样会引起锂电池的不可恢复的损坏，影响其使用寿命。若由于外部短路引起锂电池大电流放电时要立刻停止放电，否则对锂电池本身和外部设备都可能会造成严重的损害。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 二、保护功能的实现:[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 目前日系理光和精工的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 采用的比较多，比如精工S8421，理光的R5421、R5426等。这两款方案成熟，外围电路简单，但是价格贵。台湾也有几家公司做比如AIC和富晶，据说深圳那边用的比较多，另外还有CS213好像是新德的产品，用的也不少。大陆杭州有家士兰微电子公司做的SC451，其外围电路和理光的R5421完全一样，可以直接替换，另外以做摄像头DSP芯片出名的中星微也推出了几款锂电池保护管理IC。下面我就mpn锂电池中经常用到的SC451为保护IC保护原理做一个介绍。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 各种保护IC实现的功能相差无几，其保护模式和外部线路也大同小异，在实际应用中可根据需要选择不同IC，下面以SC451为例。SC451为保护IC，SOT-23-6封装，提供过充过放过流保护，M1、M2为N-MOS，型号经常使用5N20V，在线路中起开关作用，当线路发生异常时，SC451动作，使M1、M2处于关断状态，切断锂电池供电回路，达到保护锂电池的目的。(参考上图)[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 1、过充电保护:不同IC，同IC的不同型号的过充电保护电压是不同的，有4.25V也有4.35V的，这个都需要根据使用的实际情况选择。SC451的过充保护电压在4.28~4.38之间，典型值为4.34V，也就是说当电池电压上升到4.34V时M2动作，切断供电回路，停止充电，显然比4.2V要高出不少，但在充电过程中，为了防止脉冲电压的干扰引起保护线路保护动作，保护IC的过保护电压取值都会稍微高些，另外还是为了防止这个脉冲引起保护IC误动作，通常过充保护都需要一定的延时时间。锂电池过充保护后，解除过充保护状态有两种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，可以取下充电器，去连接负载或者令其自放电当锂电池的电压降至4.15V时，解除过充保护状态。三峡博客sxblog.cn 来源:sxblog.cn2、过放电保护:电池电压降至2.4V时，进入过放电保护状态，M1关闭，切断供电回路，锂电池停止对外供电，并将电池保持在低静态电流的状态,此时耗电为0.3uA(不同IC此值不同)。同样，为了防止误动作，过放电保护也需要一定的延时时间。当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过放电电压时,可解除过放电保护功能。[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 3、过电流(短路)保护:在正常工作模式下，如果保护IC检测到放电电流过大，即激活过电流保护功能，关闭M1切断供电回路，过电流保护的电流门槛值由保护IC和MOS的Rds(on)共同决定。其计算公式为:最大过放电电流=保护IC过电流检测电压/Rds(on)*2。不同保护IC的过电流检测电压不同，常用为0.15V或0.3V。同样，过电流保护也要有一定的延时时间。若由于外部负载引起保护，将外部负载移除即可从保护状态恢复。[三峡商网ycsx.com] 来源:sxblog.cn 三、有时，电池接入保护电路后，电池并没有处于正常模式，无法对外放电，此时只要将电池接入充电器即可。对于过放电的锂电有时间接入充电器是不能充电的，要先给电池直接充电到3.2v后，才可以接入保护板充电![来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] --[三峡商网ycsx.com] 三峡博客sxblog.cn 下图为另一个典型的锂离子电池保护电路原理图。来源:sxblog.cn 来源于三峡博客] [ [文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 如上图所示，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。控制IC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，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，其工作原理分析如下:来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 1、正常状态[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 在正常状态下电路中N1的"CO"与"DO"脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。三峡博客sxblog.cn 来源:sxblog.cn 此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 2、过充电保护[三峡商网ycsx.com] 来源:sxblog.cn 电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其"CO"脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。[三峡商网ycsx.com] 三峡博客sxblog.cn3、过放电保护来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V(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V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1μA。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰 而造成误判断。三峡博客sxblog.cn 来源:sxblog.cn4、过电流保护[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 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*RDS*2,RDS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U0.1V(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V1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。[三峡商网ycsx.com] 来源:sxblog.cn 在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。[来源于三峡博客] [文章来源三峡商网] 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。[三峡商网ycsx.com] 三峡博客sxblog.cn5、短路保护来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U0.9V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，控制IC则判断为负载短路，其"DO"脚将迅速由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短，通常小于7微秒。其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 以上详细阐述了单节锂离子电池保护电路的工作原理，上面电路中所用的控制IC为日本理光公司的R5421系列，在实际的电池保护电路中，还有许多其它类型的控制IC，如日本精工的S-8241系列、日本MITSUMI的MM3061系列、台湾富晶的FS312和FS313系列、台湾类比科技的AAT8632系列等等，其工作原理大同小异，只是在具体参数上有所差别，有些控制IC为了节省外围电路，将滤波电容和延时电容做到了芯片内部，其外围电路可以很少，如日本精工的S-8241系列。来源:sxblog.cn [来源于三峡博客] 除了控制IC外，电路中还有一个重要元件，就是MOSFET，它在电路中起着开关的作用，由于它直接串接在电池与外部负载之间，因此它的导通阻抗对电池的性能有影响，当选用的MOSFET较好时，其导通阻抗很小，电池包的内阻就小，带载能力也强，在放电时其消耗的电能也少。[文章来源三峡商网] [三峡商网ycsx.com] 随着科技的发展，手机的体积越做越小，而随着这种趋势，对锂离子电池的保护电路体积的要求也越来越小，在这两年已出现了将控制IC和MOSFET整合成一颗保护IC的产品，如DIALOG公司的DA7112系列，有的厂家甚至将整个保护电路封装成一颗小尺寸的IC，如MITSUMI公司的产品。三峡博客sxblog.cn 来源:sxblog.cn 手机的锂离子电池在损坏后，有些是保护电路出故障(尤其是进水机的电 池)，因此有些锂电可以拆开来修复，既环保又不浪费。