第一章 保护板的构成和主要作用(yòng)

一、保护板的构成

　　锂電(diàn)池（可(kě)充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂電(diàn)池本身的材料决定了它不能(néng)被过充、过放、过流、短路及超高温充放電(diàn)，因此锂電(diàn)池锂電(diàn)组件总会跟着一块精致的保护板和一片電(diàn)流保险器出现。锂電(diàn)池的保护功能(néng)通常由保护電(diàn)路板和PTC协同完成，保护板是由電(diàn)子電(diàn)路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视電(diàn)芯的電(diàn)压和充放回路的電(diàn)流，即时控制電(diàn)流回路的通断；PTC在高温环境下防止電(diàn)池发生恶劣的损坏。

　　保护板通常包括控制IC、MOS开关、電(diàn)阻、電(diàn)容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使電(diàn)芯与外電(diàn)路沟通，而当電(diàn)芯電(diàn)压或回路電(diàn)流超过规定值时，它立刻（数十毫秒(miǎo)）控制MOS开关关断，保护電(diàn)芯的安全。NTC是Negative temperature coefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用(yòng)電(diàn)设备或充電(diàn)设备及时反应、控制内部中断而停止充放電(diàn)。ID 存储器常為(wèi)单線(xiàn)接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储電(diàn)池种类、生产日期等信息。可(kě)起到产品的可(kě)追溯和应用(yòng)的限制。

二、保护板的主要作用(yòng)

　　一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制電(diàn)芯電(diàn)压与充放電(diàn)回路的工作電(diàn)流、電(diàn)压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使電(diàn)芯与保护電(diàn)路板处于正常工作状态，而当電(diàn)芯電(diàn)压或回路中的工作電(diàn)流超过控制IC中比较電(diàn)路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有(yǒu)不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭電(diàn)芯放電(diàn)或充電(diàn)回路，以保证使用(yòng)者与電(diàn)芯的安全。

　　第二章 保护板的工作原理(lǐ)

保护板的工作原理(lǐ)图：

如图中，IC由電(diàn)芯供電(diàn)，電(diàn)压在2v－5v均能(néng)保证可(kě)靠工作。

1、过充保护及过充保护恢复

　　当電(diàn)池被充電(diàn)使電(diàn)压超过设定值VC(4.25-4.35V，具體(tǐ)过充保护電(diàn)压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变為(wèi)低電(diàn)平，T1截止，充電(diàn)停止.当電(diàn)池電(diàn)压回落至VCR(3.8-4.1V，具體(tǐ)过充保护恢复電(diàn)压取决于IC)时，Cout变為(wèi)高電(diàn)平，T1导通充電(diàn)继续， VCR必须小(xiǎo)于VC一个定值，以防止频繁跳变。

2、过放保护及过放保护恢复

　　当電(diàn)池電(diàn)压因放電(diàn)而降低至设定值VD（2.3-2.5V，具體(tǐ)过充保护電(diàn)压取决于IC）时， VD2翻转，以短时间延时后，使Dout变為(wèi)低電(diàn)平，T2截止，放電(diàn)停止，当電(diàn)池被置于充電(diàn)时，内部或门被翻转而使T2再次导通為(wèi)下次放電(diàn)作好准备。

3、过流、短路保护

　　当電(diàn)路充放回路電(diàn)流超过设定值或被短路时，短路检测電(diàn)路动作，使MOS管关断，電(diàn)流截止。

　　第三章 保护板主要零件的功能(néng)介绍

　　R1：基准供電(diàn)電(diàn)阻；与IC内部電(diàn)阻构成分(fēn)压電(diàn)路，控制内部过充、过放電(diàn)压比较器的電(diàn)平翻转；一般在阻值為(wèi)330Ω、470Ω比较多(duō)；当封装形式（即用(yòng)标准元件的長(cháng)和宽来表示元件大小(xiǎo)，如0402封装标识此元件的長(cháng)和宽分(fēn)别為(wèi)1.0mm和0.5mm）较大时，会用(yòng)数字标识其阻值，如贴片電(diàn)阻上数字标识473， 即表示其阻值為(wèi)47000Ω即47KΩ（第三位数表示在前两位后面加0的位数）。R2：过流、短路检测電(diàn)阻；通过检测VM端電(diàn)压控制保护板的電(diàn)流 ，焊接不良、损坏会造成電(diàn)池过流 、短路无保护，一般阻值為(wèi)1KΩ、2KΩ较多(duō)。R3：ID识别電(diàn)阻或NTC電(diàn)阻（前面有(yǒu)介绍）或两者都有(yǒu)。总结：電(diàn)阻在保护板中為(wèi)黑色贴片，用(yòng)万用(yòng)表可(kě)测其阻值，当封装较大时其阻值会用(yòng)数字表示，表示方法如上所述，当然電(diàn)阻阻值一般都有(yǒu)偏差，每个電(diàn)阻都有(yǒu)精度规格，如10KΩ電(diàn)阻规格為(wèi)+/－5％精度则其阻值為(wèi)9.5KΩ －10.5KΩ范围内都為(wèi)合格。C1、C2：由于電(diàn)容两端電(diàn)压不能(néng)突变，起瞬间稳压和滤波作用(yòng)。

总结：電(diàn)容在保护板中為(wèi)黄色贴片，封装形式0402较多(duō)，也有(yǒu)少数0603封装(1.6mm長(cháng),0.8mm宽)；用(yòng)万用(yòng)表检测其阻值一般為(wèi)无穷大或MΩ级别；電(diàn)容漏電(diàn)会产生自耗電(diàn)大，短路无自恢复现象。FUSE：普通FUSE或PTC（Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正温度系数）防止不安全大電(diàn)流和高温放電(diàn)的发生，其中PTC有(yǒu)自恢复功能(néng)。

总结：FUSE在保护板中一般為(wèi)白色贴片，LITTE公司提供FUSE会在FUSE上标识字符D-T，字符表示意思為(wèi)FUSE能(néng)承受的额定電(diàn)流，如表示D额定電(diàn)流為(wèi)0.25A，S為(wèi)4A，T為(wèi)5A等；现我司所有(yǒu)较多(duō)為(wèi)额定電(diàn)流為(wèi)5A的FUSE，即在本體(tǐ)上标识字符’T’。

U1：控制IC；保护板所有(yǒu)功能(néng)都是IC通过监视连接在VDD-VSS间的電(diàn)压差及VM-VSS间的電(diàn)压差而控制C-MOS执行开关动作来实现的。

　　Cout：过充控制端；通过MOS管T2栅极電(diàn)压控制MOS管的开关。

　　Dout：过放、过流、短路控制端；通过MOS管T1栅极電(diàn)压控制MOS管的开关。

　　VM：过流、短路保护電(diàn)压检测端；通过检测VM端的電(diàn)压实现電(diàn)路的过流、短路保护（U（VM）=I*R（MOSFET））。

总结：IC在保护板中一般為(wèi)6个管脚的封装形式，其區(qū)别管脚的方法為(wèi)：在封装體(tǐ)上标识黑点的附近為(wèi)第1管脚，然后逆时针旋转分(fēn)别為(wèi)第2、3、4、5、6管脚；如封装體(tǐ)上无黑点标识，则正看封装體(tǐ)上字符左下為(wèi)第1管脚，其余管脚逆时针类推）C-MOS：场效应开关管；保护功能(néng)的实现者 ；连焊、虚焊、假焊、击穿时会造成電(diàn)池无保护、无显示、输出電(diàn)压低等不良现象。总结：CMOS在保护板中一般為(wèi)8个管脚的封装形式，它时由两个MOS管构成，相当于两个开关，分(fēn)别控制过充保护和过放、过流、短路保护；其管脚區(qū)分(fēn)方法和IC一样。在保护板正常情况下，Vdd為(wèi)高電(diàn)平，Vss、VM為(wèi)低電(diàn)平，Dout、Cout為(wèi)高電(diàn)平；当Vdd、Vss、VM任何一项参数变换时，Dout或Cout的電(diàn)平将发生变化，此时MOSFET执行相应的动作（开、关電(diàn)路），从而实现電(diàn)路的保护和恢复功能(néng)。

　　第四章 保护板主要性能(néng)测试方法

1．NTC電(diàn)阻测试：用(yòng)万用(yòng)表直接测量NTC電(diàn)阻值，再与《温度变化与NTC阻值对照指导》对比。

2．识别電(diàn)阻测试：用(yòng)万用(yòng)表直接测量识别電(diàn)阻值，再与《保护板重要项目管理(lǐ)表》对比。

3.自耗電(diàn)测试：调恒流源為(wèi)3.7V/500mA；万用(yòng)表设置為(wèi)uA档，表筆(bǐ)插入uA接孔，然后与恒流源串联起来接保护板B+、B-如下图所示：此时万用(yòng)表的读数即為(wèi)保护板的自耗電(diàn)，如无读数用(yòng)镊子或锡線(xiàn)短接B-、P-，激活電(diàn)路。

4.短路保护测试：電(diàn)芯接到保护板B+、B-上，用(yòng)镊子或锡線(xiàn)短接B-、P-，再短接P+、P-；短路后用(yòng)万用(yòng)表测保护板开路電(diàn)压（如下图所示）；反复短接3-5次，此时万用(yòng)表读数应与電(diàn)芯一致，保护板应无冒烟、爆裂等现象。如上图所示接好電(diàn)路，按照重要项目管理(lǐ)表设置好锂易安数据，再按自动按钮，接好后按红表筆(bǐ)上的按钮进行测试。此时锂易安测试仪的灯应逐次点亮，表示性能(néng)OK。按显示键检查测试数据：‘Chg’表示过充保护電(diàn)压；‘Dis’表过放保护電(diàn)压；‘Ocur’表示过流保护電(diàn)流。

 第五章 保护板常见不良分(fēn)析

一、 无显示、输出電(diàn)压低、带不起负载：

此类不良首先排除電(diàn)芯不良（電(diàn)芯本来无電(diàn)压或電(diàn)压低），如果電(diàn)芯不良则应测试保护板的自耗電(diàn)，看是否是保护板自耗電(diàn)过大导致電(diàn)芯電(diàn)压低。如果電(diàn)芯電(diàn)压正常，则是由于保护板整个回路不通（元器件虚焊、假焊、FUSE不良、PCB板内部電(diàn)路不通、过孔不通、MOS、IC损坏等）。具體(tǐ)分(fēn)析步骤如下：

（一）、用(yòng)万用(yòng)表黑表筆(bǐ)接電(diàn)芯负极，红表筆(bǐ)依次接FUSE、R1電(diàn)阻两端，IC的Vdd、Dout、Cout端，P+端（假设電(diàn)芯電(diàn)压為(wèi)3.8V），逐段进行分(fēn)析，此几个测试点都应為(wèi)3.8V。若不是，则此段電(diàn)路有(yǒu)问题。

1. FUSE两端電(diàn)压有(yǒu)变化：测试FUSE是否导通，若导通则是PCB板内部電(diàn)路不通；若不导通则FUSE有(yǒu)问题（来料不良、过流损坏（MOS或IC控制失效）、材质有(yǒu)问题（在MOS或IC动作之前FUSE被烧坏），然后用(yòng)导線(xiàn)短接FUSE，继续往后分(fēn)析。

2. R1電(diàn)阻两端電(diàn)压有(yǒu)变化：测试R1電(diàn)阻值，若電(diàn)阻值异常，则可(kě)能(néng)是虚焊，電(diàn)阻本身断裂。若電(diàn)阻值无异常，则可(kě)能(néng)是IC内部電(diàn)阻出现问题。

3. IC测试端電(diàn)压有(yǒu)变化：Vdd端与R1電(diàn)阻相连。Dout、Cout端异常,则是由于IC虚焊或损坏。

4. 若前面電(diàn)压都无变化，测试B-到P+间的電(diàn)压异常，则是由于保护板正极过孔不通。

（二）、万用(yòng)表红表筆(bǐ)接電(diàn)芯正极，激活MOS管后，黑表筆(bǐ)依次接MOS管2、3脚，6、7脚，P-端。

1.MOS管2、3脚，6、7脚電(diàn)压有(yǒu)变化,则表示MOS管异常。

2.若MOS管電(diàn)压无变化，P-端電(diàn)压异常，则是由于保护板负极过孔不通。

二、 短路无保护：

1. VM端電(diàn)阻出现问题：可(kě)用(yòng)万用(yòng)表一表筆(bǐ)接IC2脚，一表筆(bǐ)接与VM端電(diàn)阻相连的MOS管管脚，确认其電(diàn)阻值大小(xiǎo)。看電(diàn)阻与IC、MOS管脚有(yǒu)无虚焊。

2. IC、MOS异常：由于过放保护与过流、短路保护共用(yòng)一个MOS管，若短路异常是由于MOS出现问题，则此板应无过放保护功能(néng)。

3. 以上為(wèi)正常状况下的不良，也可(kě)能(néng)出现IC与MOS配置不良引起的短路异常。如前期出现的BK-901，其型号為(wèi)‘312D’的IC内延迟时间过長(cháng)，导致在IC作出相应动作控制之前MOS或其它元器件已被损坏。

注：其中确定IC或MOS是否发生异常简易、直接的方法就是对有(yǒu)怀疑的元器件进行更换。

三、 短路保护无自恢复：

1. 设计时所用(yòng)IC本来没有(yǒu)自恢复功能(néng),如G2J，G2Z等。

2. 仪器设置短路恢复时间过短，或短路测试时未将负载移开，如用(yòng)万用(yòng)表電(diàn)压档进行短路表筆(bǐ)短接后未将表筆(bǐ)从测试端移开（万用(yòng)表相当于一个几兆的负载）。

3. P+、P-间漏電(diàn)，如焊盘之间存在带杂质的松香，带杂质的黄胶或P+、P-间電(diàn)容被击穿,IC Vdd到Vss间被击穿.（阻值只有(yǒu)几K到几百K）.

4. 如果以上都没问题，可(kě)能(néng)IC被击穿，可(kě)测试IC各管脚之间阻值。

四、 内阻大：

1. 由于MOS内阻相对比较稳定，出现内阻大情况，首先怀疑的应该是FUSE或PTC这些内阻相对比较容易发生变化的元器件。

2. 如果FUSE或PTC阻值正常，则视保护板结构检测P+、P-焊盘与元器件面之间的过孔阻值，可(kě)能(néng)过孔出现微断现象，阻值较大。

3. 如果以上多(duō)没有(yǒu)问题，就要怀疑MOS是否出现异常：首先确定焊接有(yǒu)没有(yǒu)问题；其次看板的厚度（是否容易弯折），因為(wèi)弯折时可(kě)能(néng)导致管脚焊接处异常；再将MOS管放到显微镜下观测是否破裂；后用(yòng)万用(yòng)表测试MOS管脚阻值，看是否被击穿。

五、 ID异常：

1. ID電(diàn)阻本身由于虚焊、断裂或因電(diàn)阻材质不过关而出现异常：可(kě)重新(xīn)焊接電(diàn)阻两端，若重焊后ID正常则是電(diàn)阻虚焊，若断裂则電(diàn)阻会在重焊后从中裂开。

2. ID过孔不导通：可(kě)用(yòng)万用(yòng)表测试过孔两端。

3. 内部線(xiàn)路出现问题：可(kě)刮开阻焊漆看内部電(diàn)路有(yǒu)无断开、短路现象。