鋰電池保護(hù)板之電池線路板
1 概念:
成品鋰電池組成主要有兩大部分,鋰電池芯和電池線路板保護(hù)板,鋰電池芯主要由正極板、隔膜、負(fù)極板、電解液組成;正極板、隔膜、負(fù)極板纏繞或?qū)盈B,包裝,灌注電解液,封裝后即制成電芯,鋰電池保護(hù)板的作用很多人都不知道,鋰電池保護(hù)板,顧名思義就是保護(hù)鋰電池用的,鋰電池保護(hù)板的作用是保護(hù)電池不過放、不過充、不過流,還有就是輸出短路保護(hù)。
2 保護(hù)板功能:
保護(hù)板的功能主要是對電芯進(jìn)行保護(hù)。
(鋰電池一般由電芯、保護(hù)板、外殼組成、例如手機(jī)電池)
主要功能有:
1)過充保護(hù)功能:
過充保護(hù)功能是指在達(dá)到某個電壓(以下稱為過充電檢測電壓)時,禁止由充電器繼續(xù)充電。即,將控制過充的MOS管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài),停止充電。
2)過放保護(hù)功能:
過放電保護(hù)功能是在電池的電壓變低時,停止對負(fù)載放電。將控制過放的MOS管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài),禁止其放電。該過程正好與過充電檢測時的動作相反。
3)過流保護(hù)功能:
過電流保護(hù)功能是在消耗大電流時停止對負(fù)載的放電,此功能的目的在于保護(hù)電池及MOS管,確保電池在工作狀態(tài)下的安全性。過電流檢測之后,電池與負(fù)載脫離后將恢復(fù)到常態(tài),可以再充電或放電。4)短路保護(hù)功能:
短路保護(hù)原理同(3)注:
〈1〉保護(hù)IC:是保護(hù)芯片的核心。通過取樣電池電壓進(jìn)行判斷,發(fā)出各種指令控制
MOS管,對電芯進(jìn)行管理。
〈2〉MOS管:在保護(hù)板電路中主要起開關(guān)作用
3 保護(hù)板的構(gòu)成部件:
1、保護(hù)IC
(1)鋰電池的守護(hù)神---鋰電池保護(hù)IC的重要性
近年來,PDA、DSC、Cellular Phone、Camcorder、Portable Audio、Advanced Game、Assist Bicycle、Electric Scooter、Bluetooth Device,越來越多的產(chǎn)品急速的采用鋰電池來當(dāng)做它的主要電源,不外乎其:體積小、能量密度高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命高、高電壓電池、自放電率低„等優(yōu)點,也因為與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣,所以必須考慮充電、放電時之安全,確保特性劣化的防止,但也因為如此,針對鋰電池的過充,過放,過電流及短路電流的保護(hù)更顯得重要,所以通常都會在電池包內(nèi)設(shè)計保護(hù)線路用以保護(hù)鋰電池,由此可見鋰電池保護(hù)IC的重要性。
鋰離子電池因能量密度高,使得難以確保電池的安全性。具體而言,在過度充電狀態(tài)下,電池溫度上升后能量將過剩,于是電解液分解而產(chǎn)生氣體,因內(nèi)壓上升而導(dǎo)致有發(fā)火或破裂的危機(jī)。反之,在過度放電狀態(tài)下,電解液因分解導(dǎo)致電池特性劣化及耐久性劣化(即充電次數(shù)降低)。 鋰離子電池的保護(hù)電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態(tài)時的安全性,并防止特性的劣化。
(2)保護(hù)IC發(fā)展展望
未來保護(hù)IC將進(jìn)一步提高檢測電壓的精度、降低保護(hù)IC的耗電流和提高誤動作防止功能等,同時充電器連接端子的高耐壓也是研發(fā)的重點.
在封裝方面,目前已由SOT23-6逐漸轉(zhuǎn)向SON6封裝,將來還有CSP封裝,甚至出現(xiàn)COB產(chǎn)品用以滿足現(xiàn)在所強(qiáng)調(diào)的輕薄短小要求.
在功能方面,保護(hù)IC不需要集成所有的功能,可根據(jù)不同的鋰電池材料開發(fā)出單一保護(hù)IC,如只有過充保護(hù)或過放保護(hù)功能,這樣可以大大減少成本及尺寸.
當(dāng)然,功能組件單晶體化是不變的目標(biāo),如目前手機(jī)制造商都朝向?qū)⒈Wo(hù)IC、充電電路以及電源管理IC等外圍電路與邏輯IC構(gòu)成雙芯片的芯片組,但目前要使功率MOSFET的開路阻抗降低,難以與其它IC集成,即使以特殊技術(shù)制成單芯片,恐怕成本將會過高.因此,保護(hù)IC的單晶體化將需一段時間來解決.
2、功率MOSFET
功率MOSFET的種類:按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。按柵極電壓幅值可分為;耗盡型;當(dāng)柵極電壓為零時漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道,增強(qiáng)型;對于N(P)溝道器件,柵極電壓大于(小于)零時才存在導(dǎo)電溝道,功率MOSFET主要是N溝道增強(qiáng)型。
(1)功率MOSFET的工作原理
截止:漏源極間加正電源,柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏,漏源極之間無電流流過。
導(dǎo)電:在柵源極間加正電壓UGS,柵極是絕緣的,所以不會有柵極電流流過。但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)中的空穴推開,而將P區(qū)中的少子-電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面
當(dāng)UGS大于UT(開啟電壓或閾值電壓)時,柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度,使P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層,該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失,漏極和源極導(dǎo)電。
4 保護(hù)板市場容量:
全球市場容量約100KK/M
1)A級市場(40KK/M )
注:A級市場的保護(hù)IC主要的生產(chǎn)商有精工、理光、美之美;MOSFET主要的生產(chǎn)商有三洋、AO;
2)B級市場(40KK/M )
注:B級市場的保護(hù)IC主要的生產(chǎn)商有富晶、新德、中星微;MOSFET主要的生產(chǎn)商有三合微、華瑞、南海、喧昶、茂達(dá);
3)C級市場(20KK/M )
注:C級市場的保護(hù)IC主要的生產(chǎn)商有士蘭、黑森林、金微科;MOSFET主要的生產(chǎn)商有珠海南科、黑森林、金微科;
5 應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)客戶:
1)應(yīng)用領(lǐng)域
手機(jī)、對講機(jī)、便攜式DVD、礦燈、電動玩具、MP3/4、電動工具、數(shù)碼相機(jī)攝像機(jī)、筆記本電腦、軍用戰(zhàn)術(shù)燈、測繪儀器電動自行車、電動滑板車、航模、機(jī)器人、吸塵器、各種野外勘探作業(yè)設(shè)備注:
2)行業(yè)客戶
超力通、飛毛腿、海陸通、春柏、梁氏、力神、光宇、藍(lán)微、TCL、金能、明美、新僑、超年、中之訊、亞中、訊科、訊興、開泰、環(huán)宇、通三鷹、摩登王、威力王、鷹星、雷鳴達(dá)、飛馬、太陽輝、日暉、寶達(dá)斯、華天通、超思維、凌鑫、美爾、路遠(yuǎn)、新三維、興科、英美信、領(lǐng)華、科信、迪凱特、同暉、旺通、萬順通、威寶、平步。。。
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