在电子科技迅速发展的今天,手机,数码想家(摄像机),PDA、MP3/4等等,越来越多的产品开始使用锂电池作为系统电路的供电电源,对电源的要求注重锂电池体积要小,能量密度要高,并且无记忆效应,还可循环多次使用等优点。然而锂电池爆炸事故近来也时有发生。
在2009.1.30广州越秀区东华南路联想电脑专卖店内发生一起手机锂电池爆炸事件,店内一名年轻男子颈部大动脉破裂,当场死亡,这类新闻在近年来也是层出不穷,所以对于锂电池的安全性也越来越引起人们的重视。锂电池保护板选择合适的贴片保险丝也就显得非常重要了,今天,小编给大家仔细讲解下锂电池的相关知识。
单节锂电池主要是由电芯和电池保护板组成;保护板主要的功能是过度充放电保护以及过电流或者短路的保护;保护板的而主要元器件有保护IC2,MOSFET3,SMDFUSE。
锂电池保护板上保险丝的选择一般包括封装(根据客户的线路板决定试用尺寸,一般用1206/0603尺寸)、额定电压(24V以上)、额电电流(要考虑保险丝在保护板上的是2次保护,所以要考虑到保护IC的保护延迟时间来确定保险丝熔断时间,一般采用5A)、冷电阻(15mΩ以下)、安规要求(UL认证)、符合RoHS要求和Halogen-Free要求。(相关阅读:自恢复保险丝在锂电池中的应用)
下面举例说明在锂电池中保险丝的选择,如图所示电路板,保护IC采用SII(精工)S8261ACJ,采用的MOS管为BF9028DNJ/BF9028DNJ-A,部分参数如图所示.
参数电路图
A:保护电路工作正常。
保护IC过电流保护原理:电流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PowerMOS的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形,若比所定的过电流检测电压还高则停止放电。(相关知识:如何选择贴片保险丝)
根据公式‘V-(过电流检测电压)=I(放电电流)*Rds(on)*2’可以算出放电电流达到多少保护IC开始进行保护作用。
短路保护情况:当过电流检测电压0.9V,MOS管内阻取最大值时候,可以检测过电流将为最小值。算出此时过电流值为15A,此时保护IC保护延迟时间320us;当过电流检测电压1.5V,MOS管内阻取最小值时候,可以检测过电流将为最大值;算出此时过电流值为46.875A,此时保护IC保护延迟时间380us。
结论1:需求保险丝在46.875A时候熔断时间要大于380us,才能保证短路保护情况下保险丝不会先于保护IC熔断。
B:保护电路工作异常,此时保护IC对短路不能起到保护作用,当负载出现短路时候需要保险丝快速熔断。
考虑因素有:电芯电压(3.8~4.2V);电芯内阻(<150mΩ);保护板内阻(MOS管内阻+保险丝内阻(15mΩ)+PCB板内阻(10mΩ));短路负载内阻(0~100mΩ)
要考虑保险丝的快速熔断,所以就考虑短路电流的最小值,可以算出短路电流最小值11A。
结论2:此要求保险丝在11A电流情况下快速熔断。
综合A,B两种情况,此保护板上选用集电通JFC0603-1500FS可以满足要求。
从实例1,2可以看出,单节锂电池上选择保险丝需要考虑到保护IC的短路保护时间。所以保险丝的选择也是非常重要,考虑因素非常多,需要工程师很细心的计算以及采购商对质量的辨识度。
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