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    貼片保險絲在單節(jié)鋰電池上的應(yīng)用

    發(fā)布時間:2009-04-24

    中心議題:
    • 單節(jié)鋰電池的組成
    • 單節(jié)鋰電池保護(hù)板上保險絲的選擇
    • 薩特科技用于鋰電池應(yīng)用的保險絲參考
    解決方案:
    • 根據(jù)客戶的線路板決定試用尺寸,一般用1206/0603尺寸。
    • 額定電壓:24V以上
    • 額定電流:一般采用5A
    • 冷電阻:15mΩ以下
    • 安規(guī)要求:UL認(rèn)證
    • 符合RoHS要求和Halogen-Free要求

    如今,手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)(攝像機(jī))、PDA、MP3/4…越來越多的產(chǎn)品采用鋰電池作為系統(tǒng)電路供電的電源。對電源的要求注重鋰電池體積要小,能量密度要高,并且無記憶效應(yīng),還可循環(huán)多次使用等優(yōu)點(diǎn)。然而鋰電池爆炸事故近來也時有發(fā)生。2009.1.30 廣州越秀區(qū)東華南路聯(lián)想電腦專賣店內(nèi)發(fā)生一起手機(jī)鋰電池爆炸事件,店內(nèi)一名年輕男子頸部大動脈破裂,當(dāng)場死亡。所以對于鋰電池的安全性也越來越引起人們的重視。鋰電池保護(hù)板選擇合適的貼片保險絲也就顯得非常重要了。

    一,單節(jié)鋰電池的組成:
    鋰電池主要由電芯和電池保護(hù)板組成(如圖2)




    鋰電池保護(hù)板主要功能:1.過度充電保護(hù),2.過度放電保護(hù),3.過電流/短路保護(hù)
    鋰電池保護(hù)板主要元器件:1.保護(hù)IC 2.MOSFET 3.SMD FUSE

    二,單節(jié)鋰電池保護(hù)板上保險絲的選擇:
    • 封裝:根據(jù)客戶的線路板決定試用尺寸,一般用1206/0603尺寸。
    • 額定電壓:24V以上
    • 額定電流:一般采用5A(要考慮到保險絲在鋰電池保護(hù)板上是2次保護(hù),所以要考慮到保護(hù)IC的保護(hù)延遲時間來確定保險絲的熔斷時間)
    • 冷電阻:15mΩ以下
    • 安規(guī)要求:UL認(rèn)證
    • 符合RoHS要求和Halogen-Free要求
    下面舉2個例子來說明保險絲的選擇。

    舉例1:某單節(jié)鋰電池保護(hù)板電路圖如圖3,保護(hù)IC采用SII(精工) S8261ACJ,基本參數(shù)如圖4. 采用的MOS管為BF9028DNJ / BF9028DNJ-A ,部分參數(shù)如圖5.






    A:保護(hù)電路工作正常。
    保護(hù)IC過電流保護(hù)原理:電流當(dāng)放電電流過大或短路情況發(fā)生時,保護(hù)IC將激活過(短路)電流保護(hù),此時過電流的檢測是將Power MOS的Rds(on)當(dāng)成感應(yīng)阻抗用以監(jiān)測其電壓的下降情形,若比所定的過電流檢測電壓還高則停止放電。

    根據(jù)公式V-(過電流檢測電壓)=I(放電電流)*Rds(on)*2’可以算出放電電流達(dá)到多少保護(hù)IC開始進(jìn)行保護(hù)作用。

    1:短路保護(hù)情況:
    當(dāng)過電流檢測電壓 0.9V,MOS管內(nèi)阻取最大值時候,可以檢測過電流將為最小值。算出此時過電流值為15A ,此時保護(hù)IC保護(hù)延遲時間320us;當(dāng)過電流檢測電壓 1.5V,MOS管內(nèi)阻取最小值時候,可以檢測過電流將為最大值。算出此時過電流值為46.875A,此時保護(hù)IC保護(hù)延遲時間380us。結(jié)論1:需求保險絲在46.875A時候熔斷時間要大于380us,才能保證短路保護(hù)情況下保險絲不會先于保護(hù)IC熔斷。

    B:保護(hù)電路工作異常。


    此時保護(hù)IC對短路不能起到保護(hù)作用,當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路時候需要保險絲快速熔斷。
    考慮因素如下:
    • 電芯電壓:3.8~4.2V
    • 電芯內(nèi)阻: <150mΩ
    • 保護(hù)板內(nèi)阻:MOS管內(nèi)阻+保險絲內(nèi)阻(15mΩ)+PCB板內(nèi)阻(10mΩ)
    • 短路負(fù)載內(nèi)阻:0~100mΩ
    • 要考慮保險絲的快速熔斷,所以就考慮短路電流的最小值,可以算出短路電流最小值11A。
    結(jié)論2:此要求保險絲在11A電流情況下快速熔斷。

    綜合A,B兩種情況,此保護(hù)板上選用SART S0603-F-5.0A 可以滿足要求。

    舉例2:某鋰電池保護(hù)板上采用保護(hù)IC為 MM3177,MOSFET為AO8810
    A:我們也可以用示波器測試其保護(hù)IC的短路保護(hù)延遲時間。
    短路情況:多次短路測試發(fā)現(xiàn)保護(hù)IC(MM3177)能很好的起到短路保護(hù)作用,短路延遲時間11.4 ms。短路其短路電流情況如圖7(多次測試發(fā)現(xiàn)每次短路延遲時間變化微小,取其中較大的一次),此時測試到短路電流為16.4A。


    根據(jù)測試情況,此款電池保護(hù)板采用的保護(hù)IC(MM3177)在做輸出短路保護(hù)時候有一個保護(hù)延遲時間,從測試來看短路電流在15A~20A時候,MM3177的短路保護(hù)延遲時間為10ms~13ms。

    1.測試S0603-B-5.0A保險絲在20A熔斷時間如下表1


    2.從測試數(shù)據(jù)來看S0603-B-5.0A在20A先熔斷時間大于保護(hù)IC MM3177同電流情況下保護(hù)延遲時間(11ms~13ms)。
    3.此電池保護(hù)板(采用MM3177)上采用S0603-B-5.0A保險絲,能更好的起到保護(hù)作用。

    從實例1,2可以看出,單節(jié)鋰電池上選擇保險絲需要考慮到保護(hù)IC的短路保護(hù)時間。

    三,薩特科技用于鋰電池應(yīng)用的保險絲參考
    南京薩特科技發(fā)展有限公司專注于貼片保險絲的研發(fā)和生產(chǎn),重視鋰電池市場對保險絲的要求,相繼推出了 S0603-F-5.0A , S0603-BA-5.0A , S0603-B-5.0A等系列應(yīng)用與單節(jié)鋰電池上的保險絲。在市場上占據(jù)了一席之地,薩特鋰電池的客戶有比亞迪,德賽電池,飛毛腿電池等。
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