保护电路介绍基础详解课件

1、概要 保护电路基本构成 各元器件简要介绍 保护电路工作原理 保护电路的附加功能 保护电路的最新发展1保护电路介绍基础详解保护电路基本构成一、控制电路二、控制开关三、保护器1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea4date:21-jul-2003sheet of file:d:zlh应用软件protel1sch_1.schdrawn by:cellp+p-控制电路保护器控制开关2保护电路介绍基础详解保护电路使用的元件有： 保护ic、场效应管（mosfet）、贴片电阻、贴片电容、热敏 电阻、识别电阻（或识别ic)、保险丝、ptc等。 1234abcd4321

2、dcbatitlenumberrevisionsizea4date:21-jul-2003sheet of file:d:zlh应用软件protel1sch_1.schdrawn by:cellp+p-控制电路保护器控制开关识别功能温度保护thid另外：部分保护电路还有温度保护、识别功能。3保护电路介绍基础详解元器件简要介绍 元器件功能保护ic检测保护电路当前电池的电压、电流、时间等参数以此来控制场效应管的开关状态场效应管起开关作用贴片电阻限流贴片电容滤波、调节延迟时间热敏电阻检测电池块内的环境温度保险丝防止流过电池的电流过大，切断电流回路ptc流过电流过大时自身阻抗增加，控制回路电流4保护电

3、路介绍基础详解元器件简要介绍-贴片电阻基本参数有：封装尺寸、额定功率、阻值、允许偏差等。 1、封装：表示电阻的尺寸大小，有两种表示方法 （1）eia（美国电子工业协会）代码：以英寸为单位，用4位数字表 示长和宽，前2位表示长、后2位表示宽； （2）米制代码：以毫米为单位，也是用4位数字表示长和宽； 2、功率：表示通过电流的能力，p=ip=i2 2* *r r。下表为7种电阻尺寸代码及功率eia代码0402060308051206121020102512米制代码1005160820123216322550256432长、宽1.0x0.51.6x0.82.0x1.253.2x1.63.2x2.55

4、.0x2.56.3x3.15高0.30.450.50.550.550.550.55额定功率1/161/161/101/81/41/215保护电路介绍基础详解元器件简要介绍-贴片电阻 3、阻值：贴片电阻表面上用三位数字表示阻值 其中第一、二位为有效数字，第三位数字表示倍率即有效数字* *10n，有小数点时用“r”来表示，并占一位有效位数字 如：102表示10102=1k； 511表示51101=510； 2r2表示2.2； 4、允许偏差： b档表示0.1；d档表示0.5；f档表示1； j档表示5； k档表示10； m档表示20。6保护电路介绍基础详解元器件简要介绍-贴片电容基本参数：封装尺寸、耐

5、压、容值、允许偏差、材质、阻抗等 1、封装尺寸：其尺寸代码与贴片电阻相同。 2、耐压：不同容值、不同封装、不同偏差的电容厂家能做到的耐压 值也不相同。一般容值越低，耐压值越高；封装尺寸越大耐压值也越高；偏差越大耐压值越高。 3、容值：容值表示方法与电阻类似 如：104表示10104pf=100000pf=0.1uf， 2r2表示2.2pf； 注：容值单位是pf，其中1pf=10-3nf =10-6uf=10-12f 4、允许偏差：允许偏差表示方法也与电阻类似 f档表示1； j档表示5； k档表示10； m档表示20； n档表示30；z档表示+80,-20。 5、材质：cog(npo)容值精度为

6、5； x5r(x7r)容值精度为10； y5v容值精度为20；z5u容值精度为+80,-20；7保护电路介绍基础详解元器件简要介绍-热敏电阻有ptc(positive temperature coefficent)ptc(positive temperature coefficent)正温度系数，如过流保护器； ntc(negative temperature coefficent) ntc(negative temperature coefficent)负温度系数两种。ntcntc基本参数有封装尺寸、阻值、允许偏差，b b常数、b b值偏差等。 ntcntc阻值随温度呈非线性变化，ntcnt

7、c热敏电阻的阻值随温度的变化函数如下式：r r25c25c是热敏电阻在室温下的阻值，是热敏电阻材料的开尔文(kelvins)(kelvins)常数，t是热敏电阻的实际摄氏温度。 8保护电路介绍基础详解元器件简要介绍-保险丝 基本参数有封装尺寸、电流与熔断时间、内阻等。 1、封装尺寸：与贴片电阻表示方法相同。 2、电流与熔断时间：电流越大，熔断时间越短，以力特434系列为例，厂家建议设计为正常工作电流=3/4额定电流： 3、内阻：远低于过流保护器，一般为10m左右。 9保护电路介绍基础详解元器件简要介绍-场效应管一、概述：场效应管是电压控制器件，缩写为fetfet ，可通过改变输入电压来改变输入

8、电流。二、类型：有n n沟道与p p沟道两种 n n沟道：高电平控制 p p沟道：低电平控制三、基本参数： 耐压：v vdssdss 、 v vgssgss 耐流 ：i id(dc)d(dc)、 i id(pulse)d(pulse) 内阻：r rdsds(on(on） 封装：so-8so-8、tssop-8tssop-8 6ip hwson6ip hwson、ech8ech81234abcd4321dcbat itlen um berr evisionsizea 4d ate:22-jul-2003sheet of file:d :z l h 应 用 软 件 pr o t e l 1sc h

9、 _1.sc hd raw n b y:n-fetp-fetgdssgd10保护电路介绍基础详解元器件简要介绍-场效应管说明： 1、场效应管与三极管的区别： 场效应管：电压控制器件，内阻小，耗电小，电流可双向流动 三极管：电流控制器件，内阻较大，耗电很大，电流不可双向流动。 2、n沟道场效应管与p沟道场效应管相比：n沟道高电平导通，内阻较小，价格较低；p沟道低电平导通，内阻较大，价格较高。 3、内阻：指场效应管导通时不同电压、电流下d、s间的内阻，电压越高时，内阻越低；电流越大，内阻越高。 4、保护电路中，单双节保护电路用n沟道场效应管，多节用p沟道。 5、目前常用n沟道场效应管： fw232

10、fw232、upa1870upa1870、fdw2509nzfdw2509nz upa2450 upa2450、upa2452upa2452、ech8601ech8601 例如：例如：upa1870upa1870基本参数为基本参数为 内部内部 v vdssdss=20v, =20v, v vgssgss= =12v, 12v, 结构图结构图 id(dc) = =6a6a、 id(pulse) = =80a80a r rds(onds(on）=13-21=13-21m (v vgssgss=4v, =4v, id =3a=3a)11保护电路介绍基础详解元器件简要介绍-保护ic 一、概述:保护ic

11、ic分单节保护icic与多节（串联）用保护icic， 基本功能：过充保护、过放保护、过流保护、短路保护等； 基本参数：过充电保护（释放）电压、过放电保护（释放） 电压、过充（放、流）保护延时等。二、单节保护icic 1、内部结构(理光r5421nr5421n系列系列) )： 管脚说明：序号序号类型类型功能功能1 1d doutout过放电控制输出端过放电控制输出端2 2v-v-过电流控制输入端过电流控制输入端3 3c coutout过充电控制输出端过充电控制输出端4 4ctct延时控制输入端延时控制输入端5 5v vdddd电源正极电源正极6 6v vssss地地12保护电路介绍基础详解元器件

12、简要介绍-保护ic2 2、基本参数：略3 3、封装（尺寸）： sot-23-6sot-23-6 son6 son6 sot-23-5 sot-23-5 son5 son5 注：有些保护注：有些保护icic延迟电容是内置的，如精工延迟电容是内置的，如精工(seiko) s-8241(seiko) s-8241、s-8261s-8261系列，系列， 理光理光(ricoh) r5426n(ricoh) r5426n系列。系列。13保护电路介绍基础详解元器件简要介绍-保护ic三、多节保护ic 1、2节保护ic：s-8232、mm1292等； 2、3节保护ic：s-8233、mm1414等； 3、4节保

13、护ic：mm1294、mm1414等； 封装：tssop-8、sop-8、sop-14、 tssop-16、tssop-2014保护电路介绍基础详解单节保护电路工作原理一、应用电路123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:22-jul-2003sheet of file:d:zlh.sch_1.schdrawn by:r1100rr21kc10.1uf p+ p-vddvssdocov-ct132465icr5421nxxxc20.1ufc30.01ufmosfet保护器cell15保护电路介绍基础详解单节保护电路工作原理二、工作状态说明

14、工作状态说明 1 1、正常状态：icic的电源电压介于过放电保护电压v vdet2det2和过充电保护电压v vdet1det1之间，d doutout端和c coutout端的输出皆为高电平，充、放电mosfetmosfet处于导通状态，电池充放电都可进行； 2 2、过充电状态：充电时，若电池电压升高使v vddddvvdet1det1，则经过t tvdet1vdet1的延迟后，c coutout端变成低电平，将充电控制mosfetmosfet关断，停止充电； 3 3、过充电保护解除条件：当v vdddd降低至过充解除电压v vrel1rel1以下（不接负载）或v vdddd降低至过充电关断

15、电压v vcoco以下（加上负载），即可恢复到可充电状态； 4 4、过放电状态：当电池放电至电压等于或低于v vdet2det2，并经过t tvdet2vdet2的延迟后，d doutout端变成低电平，控制放电控制mosfetmosfet关断，停止电池向负载放电。充电电流仍可通过二极管流通。此后，如果电池电压升高至过放电保护解除电压v vrel2rel2，则d doutout端又变成高电平，使电池可放电状态得以恢复。 16保护电路介绍基础详解单节保护电路工作原理5、过流保护：在放电时，因负载变化会导致放电电流变化，放电电流增大时 v v- -的电压会升高，当v v- -vvdet3det3，

16、并且经过t tvdet3vdet3的延迟后，d doutout端的输出变为 低电平，关断放电回路。解除过流状态后，使v v- -vvvshortshort且经过t tshortshort后，d doutout端 输出变为低电平，关断放电回路。排除过流状态后，使v v- -vvdet3det3电路恢复正 常。短路峰值电流取决于充放电mosfetmosfet导通电阻和pcbpcb布线电阻及v vshortshort。 注：注：v vdet1det1过充电检测电压过充电检测电压，v vdet2det2过放电检测电压过放电检测电压，v vdet3det3过电流检测电压过电流检测电压， t tvdet1

17、-vdet1-过充电检测延迟过充电检测延迟，t tvdet2-vdet2-过放电检测延迟过放电检测延迟，t tvdet2-vdet2-过电流检测延迟过电流检测延迟， v v- - -保护保护icic的的v-v-脚对脚对vssvss脚的压降，脚的压降，v vshort-short-短路保护检测电压，短路保护检测电压，t tshort-short-短路保护检测延迟；短路保护检测延迟； 17保护电路介绍基础详解单节保护电路工作原理三、两参数确定 1、过充电保护延时(外置电容)： 计算公式为：t tvdet1vdet1sec=(c3fsec=(c3f* *(v(vddddv-0.7)/(0.48x10

18、v-0.7)/(0.48x10-6-6) ) v vdddd-保护icic的过充电检测电压值。 简便计算：延时时间=c3(uf)/0.01uf=c3(uf)/0.01uf* *77ms77ms 如：c3c3容值为0.22uf0.22uf,则延时值为0.22/0.01x77=1694ms0.22/0.01x77=1694ms。 注：严格计算还要考虑电容容值的偏差。 外置电容延时的优缺点： 优点：过充电检测延时时间可以调整，适用于对延时有特殊要求且 一般内置延时的icic又不能达到要求的电路； 缺点：元件数量多，成本增加，故障率提高。18保护电路介绍基础详解单节保护电路工作原理2、过电流值的计算：

19、 依据公式i=u/r u-保护ic的过电流检测电压值(定值)； r-保护电路中从b-p-间的内阻值，具体来间说指的是保护 ic的第6脚与r2外接p-处的内阻（大电流回路中mosfet与 pcb布线内阻之和）。 例如：一个保护电路中保护ic检验电压为0.20v,r为40m （mos管内阻以3.8v左右计），则过电流检测电压值 0.20v/40m=5a 注:实际应用中需考虑mos管的内阻会随id变化而变化.19保护电路介绍基础详解单节保护电路工作原理四、失效模式分析 1 1、r1r1短路：(1)ic(1)ic还能正常工作； (2)(2)当mosmos管漏流较大时，流过icic电流增大而损坏icic

20、。 r1r1开路：icic不工作，保护电路失效。 2 2、c1c1短路：(1)vdd=vss(1)vdd=vss，icic不工作，保护电路失效； (2)(2)电池自放电加快。 c1c1开路：保护电路能工作，但当充电电压不稳定时会造成icic误动作。 3 3、r2r2短路：(1)(1)仍有过流、短路保护； (2)(2)过流、短路后容易进入休眠模式（针对有休眠功能的icic）； (3)(3)逆向充电时易击穿mosmos管、icic； (4)esd(4)esd功能降低。 r2r2开路：(1)(1)无过流、短路保护； (2)(2)无过充保护功能（过充mosmos管不动作）。20保护电路介绍基础详解单节

21、保护电路工作原理4 4、c3c3短路：过充保护延时无限长，过充mosfetmosfet不关断。 c3 c3开路：过充瞬间保护。5 5、mosmos管.?123456abcd654321dcbat itlenum berr evisionsizebdate:22-jul-2003sheet of file:d:z l h.sc h_1.sc hdrawn b y:r 1100rr 21kc 10.1uf p+ p-vddvssdoc ov-c t132465icr5421nxxxc 20.1ufc 30.01ufmosfet保 护 器c e l l21保护电路介绍基础详解多节保护电路工作原理一、

22、两串：1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea4date:23-jul-2003sheet of file:d:zlh.lpb06.schdrawn by:r31kr54.7mr2 1kr41kr11kvccvssdocovmict2346587vc1sensu1s-8232abft-t2c10.22ufc20.22ufc30.1ufp +p -b+b-b2+cell2cell143217,8 5,6u2mmdf7n02z22保护电路介绍基础详解多节保护电路工作原理二、三串：1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea

23、4date:23-jul-2003sheet of file:d:zlh.lpc001.schdrawn by: p+q1bc847alt1r2 100rr3 100rr5 100rr1 100rr4 100rr101mr91mc50.22ufc80.1ufc30.22ufc10.22ufc90.1ufc100.001ufc70.1ufr81mr61mr71m p-cell1cell2cell320vcc1913141516171812345678conv1v3v4n.cv2n.covn.ccsn.cdchgn.ccdccol9101112covgndn.cselu1mm1414cvbe458

24、13u2cem942445813u3cem9424c40.22ufc60.22ufc20.22uf23保护电路介绍基础详解多节保护电路工作原理三、四串：1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea4date:23-jul-2003sheet of file:d:zlh.lpd001.schdrawn by: p+u4bc847alt1r2 100rr3 100rr4 100rr6 100rr1 100rr5 100rr71mr101mr91mc30.1ufc60.1ufc40.1ufc20.1ufc10.1ufc80.1ufc70.001ufc50.1ufr

25、81mr11 1mr121mcell1cell2cell3cell416vcc159101112131412345678v1v2v3v4n.cn.cn.covcsdchgpfcdccolcovgndu1mm1294bjbe45813u2cem942445813u3cem9424reset p-24保护电路介绍基础详解保护电路的附加功能1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea4date:30-oct-2002sheet of file:e:学 习 资 料 锂 电 池 1lpa90.schdrawn by:r1510rr22.2kc10.1uf p+ p-c

26、ellb-b+vddvssdocovm13265u1s-8261aajmd-g2j-t2id3.3k id5 742,3 6,1 8u2ftd2011ptcntc10kth123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:17-feb-2003sheet of file:c:mydocu1sch_1.schdrawn by:f3opampf4re s2f5re s2f6re s2r?re s3q?mosfet nvcct o packt o mobile一、识别、温度检测功能：25保护电路介绍基础详解保护电路的附加功能1234abcd4321dc

27、batitlenumberrevisionsizea4date:30-oct-2002sheet of file:e:学 习 资 料 锂 电 池 1lpa01-3-.schdrawn by:r40.05rr2100kr1100kr31mr5100kr61kr7510rr81kr1010rr112.2kc10.1ufc20.1ufc30.1ufc40.1ufc50.1ufz14.7vr1233kq1aq1bi/op-p+m-vid21435,6 7,8u2tpc8204vccvssdocovm45132u1s-8241aaamc-gaa-t2cellb+b-wakesr1sr2rbiregvccvsshdqu3bq2018m+二、振动、容量测试功能：26保护电路介绍基础详解保护电路的附加功能1234abcd4321dcbar 3270kc 80.1uf p+ b - b +v e x t45123v ing n de ne r rv o u tu 2fa n 2501s305678d 1d 2s2s1s1s2g 1g 21234u 4ft d 2011d 2u ps5817v r 1d 3p4sm a 12ar 1100r 2100k