鋰電池保護板之電池線路板

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板,鋰電池芯主要由正極板、隔膜、負極板、電解液組成;正極板、隔膜、負極板纏繞或層疊,包裝,灌注電解液,封裝后即制成電芯,鋰電池保護板的作用很多人都不知道,鋰電池保護板,顧名思義就是保護鋰電池用的,鋰電池保護板的作用是保護電池不過放、不過充、不過流,還有就是輸出短路保護。

2 保護板功能:
保護板的功能主要是對電芯進行保護。
(鋰電池一般由電芯、保護板、外殼組成、例如手機電池)
主要功能有:
1)過充保護功能:
過充保護功能是指在達到某個電壓(以下稱為過充電檢測電壓)時,禁止由充電器繼續充電。即,將控制過充的MOS管進入關斷狀態,停止充電。
2)過放保護功能:
過放電保護功能是在電池的電壓變低時,停止對負載放電。將控制過放的MOS管進入關斷狀態,禁止其放電。該過程正好與過充電檢測時的動作相反。
3)過流保護功能:
過電流保護功能是在消耗大電流時停止對負載的放電,此功能的目的在于保護電池及MOS管,確保電池在工作狀態下的安全性。過電流檢測之后,電池與負載脫離后將恢復到常態,可以再充電或放電。4)短路保護功能:
短路保護原理同(3)注:
〈1〉保護IC:是保護芯片的核心。通過取樣電池電壓進行判斷,發出各種指令控制
MOS管,對電芯進行管理。
〈2〉MOS管:在保護板電路中主要起開關作用
3 保護板的構成部件:
1、保護IC
(1)鋰電池的守護神---鋰電池保護IC的重要性
近年來,PDA、DSC、Cellular Phone、Camcorder、Portable Audio、Advanced Game、Assist Bicycle、Electric Scooter、Bluetooth Device,越來越多的產品急速的采用鋰電池來當做它的主要電源,不外乎其:體積小、能量密度高、無記憶效應、循環壽命高、高電壓電池、自放電率低„等優點,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更顯得重要,所以通常都會在電池包內設計保護線路用以保護鋰電池,由此可見鋰電池保護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,在過度充電狀態下,電池溫度上升后能量將過剩,于是電解液分解而產生氣體,因內壓上升而導致有發火或破裂的危機。反之,在過度放電狀態下,電解液因分解導致電池特性劣化及耐久性劣化(即充電次數降低)。 鋰離子電池的保護電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態時的安全性,并防止特性的劣化。
(2)保護IC發展展望
未來保護IC將進一步提高檢測電壓的精度、降低保護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的重點.
在封裝方面,目前已由SOT23-6逐漸轉向SON6封裝,將來還有CSP封裝,甚至出現COB產品用以滿足現在所強調的輕薄短小要求.
在功能方面,保護IC不需要集成所有的功能,可根據不同的鋰電池材料開發出單一保護IC,如只有過充保護或過放保護功能,這樣可以大大減少成本及尺寸.
當然,功能組件單晶體化是不變的目標,如目前手機制造商都朝向將保護IC、充電電路以及電源管理IC等外圍電路與邏輯IC構成雙芯片的芯片組,但目前要使功率MOSFET的開路阻抗降低,難以與其它IC集成,即使以特殊技術制成單芯片,恐怕成本將會過高.因此,保護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;當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道,增強型;對于N(P)溝道器件,柵極電壓大于(小于)零時才存在導電溝道,功率MOSFET主要是N溝道增強型。
(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基區與N漂移區之間形成的PN結J1反偏,漏源極之間無電流流過。
導電: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區中的空穴推開,而將P區中的少子-電子吸引到柵極下面的P區表面
當UGS大于UT(開啟電壓或閾值電壓)時,柵極下P區表面的電子濃度將超過空穴濃度,使P型半導體反型成N型而成為反型層,該反型層形成N溝道而使PN結J1消失,漏極和源極導電。
4 保護板市場容量:
全球市場容量約100KK/M
1)A級市場(40KK/M )
注:A級市場的保護IC主要的生產商有精工、理光、美之美;MOSFET主要的生產商有三洋、AO;
2)B級市場(40KK/M )
注:B級市場的保護IC主要的生產商有富晶、新德、中星微;MOSFET主要的生產商有三合微、華瑞、南海、喧昶、茂達;
3)C級市場(20KK/M )
注:C級市場的保護IC主要的生產商有士蘭、黑森林、金微科;MOSFET主要的生產商有珠海南科、黑森林、金微科;
5 應用領域和行業客戶:
1)應用領域
手機、對講機、便攜式DVD、礦燈、電動玩具、MP3/4、電動工具、數碼相機攝像機、筆記本電腦、軍用戰術燈、測繪儀器電動自行車、電動滑板車、航模、機器人、吸塵器、各種野外勘探作業設備注:
2)行業客戶
超力通、飛毛腿、海陸通、春柏、梁氏、力神、光宇、藍微、TCL、金能、明美、新僑、超年、中之訊、亞中、訊科、訊興、開泰、環宇、通三鷹、摩登王、威力王、鷹星、雷鳴達、飛馬、太陽輝、日暉、寶達斯、華天通、超思維、凌鑫、美爾、路遠、新三維、興科、英美信、領華、科信、迪凱特、同暉、旺通、萬順通、威寶、平步。。。
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