试实验报告
综合实验题目：锂电池保护板设计与测试
锂电池保护板设计与测试
【摘要】购买3串（3个18650电池或聚合物锂电池串联组合）的锂电池保
护板，型号HX-3S-01通过Altiumdesigner绘制电路原理图和PCB原理图，
再在室温下通过模拟充放电过程测试保护板过充、过放范围及保护性能，测
试结果表明在各电池电压低于2.35V时电池处于过放状态，在各电池电压高于 4.IV时电池处于过充状态。锂电池保护版性能良好。
1.引言
1.1锂电池保护板的由来
锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池
本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此
锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。 锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成，保护板
是由电子电路组成，在-40℃至+85C的环境下时刻准确的监视电芯的电压和
充放回路的电流，及时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发
生恶劣的损坏。
1.2保护板的组成及元器件简介
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、 NTC、ID、存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制M0S开关导通，
使电芯与外电路导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制
M0S开关关断，保护电芯的安全。
①、电阻：起限流、采样作用；
②、电容：对直流电而言电阻值“8“，对交流电而言阻值接近零，电容
两端电压不能突变，能起瞬间稳压作用，滤波作用；
③、FUSE：熔断保险丝，起过流保护作用；
④、PTC：PTC是Positivetemperaturecoefficient的缩写，意即正
温度系数电阻，（温度越高，阻值越大），可以防止电池高温放电和不安全
的大电流的发生，即过流保护作用。
⑤、NTC：是Negativetemperaturecoefficient的缩写，意即负温度系
数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控
制内部中断而停止充放电。
⑥、ID：是Identification的缩写，即身份识别的意思它分为两种：一
是存储器，常为单线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信息；二是识
别电阻。两者可起到产品的可追溯和应用的限制。
⑦、IC：
特点：
A内藏高精度电压检出电路；
a、过充电检出电压(3.9V~4.4V),一般来说，IC型号不同，过
充电检出电压也不一样；
b、过放电检出电压(2.0V~3.0V),一般来说，IC型号不同，过
放电检出电压也不一样；
B连接充电器的端子采用高耐压装置；
C各种延迟时间由内载电路来实现(过放、过充电，过电流延迟)；
D内藏三级过电流检出电路(过电路1、过电流2、负载短路)；
E充电器检出功能、异常充电电流检出功能；F
工作温度范围：-40℃〜+85℃。
1.3保护板的几项实用指标
①导通电阻：
定义：当充电电流为500mA时，M0S管的导通阻抗。
由于通讯设备的工作频率较高，数据传输要求误码率低，其脉冲串的上
升及下降沿陡，故对电池的电流输出能力和电压稳定度要求高，因此保护板
的M0S管开关导通时电阻要小，单节电芯保护板通常在〈70mQ,如太大会导
致通讯设备工作不正常，如手机在通话时突然断线、电话接不通、噪声等现
象。
②自耗电流
定义：IC工作电压为3.6V,空载状态下，流经保护IC的工
作电流，一般极小。
保护板的自耗电流直接影响电池的待机时间，通常规定保护板的自耗电
流小于10微安。
③电流能力
保护板作为锂电芯的安全保护器件，既要在设备的正常工作电流范围内,
能可靠工作，又要在当电池被意外短路或过流时能迅速动作，使电芯得到保
护。
④机械性能、温度适应能力、抗静电能力
保护板必须能通过国标规定的震动，冲击试验；保护板在-40℃到85℃
能安全工作,能经受±15KV的非接触ESD静电测试。
1.4一般保护板不良原因分析方法
①无显示（无电压、充不进电、空载电压低）：当发现有电池无显示时，
可采取以下步骤进行分析（工具：万用表）：
A.先用万用表测电芯正负极电压，如时电芯电压正常，则保护板有问题，
进入步骤B；如果电芯无电压或电压低，则可测保护板静态电流（自耗
电），其电流小于10UA,则电芯有问题，若电流大于10UA,则为保护板
静态电流过大，保护板来料不良。
B.若是保护板有问题，则可用万用表黑表笔始终接触电芯负极，红表笔
仪次沿FUSE两端、471电阻两端、IC的VDD端、DO端、CO端测电压，若
保护板是良好的，假设电芯电压为3.8V,则这几处的电压值也应为3.8V,
如若这几处电压有不为3.8V的，可用以下方法查原因：
a.FUSE两端电压有变化，可用万用表导通档测FUSE是否导通，若不通
则为FUSE断；或者用导线把FUSE短接，再测五金（导线）P+、P-间有无电
压，如有则为FUSE断，然后可用万且用表20A档测电池有无短路保护，如
有短路保护则FUSE可能为来料不良，有可能为操作时损坏；如无短路保护，
则应为MOS管放电控制端出现问题或IC的VM端出现问题，具体分析方法见
无保护的分析方法。
b.若为471电阻两端电压有变化，可采取以下方法分析：先用万用表Q
档测471电阻是否正常，，若电阻不正常则可用烙铁焊电阻两端，如电阻为虚
焊则应可恢复到正常阻值，若电阻不恢复到正常值，则可用烙铁沾锡并轻拨
电阻一端，看电阻是否断裂，如为断裂，则应追查有何处断裂。如若电阻即
不虚焊，又无断裂，则应追查来料有无问题。若电阻阻值正常，则应为IC
或MOS管出现异常而引起471电阻电压降低，具体分析方法见。
c.若前面FUSE、471电阻都无问题，则问题可能出于IC与MOS管这一
对配合元件上，其中有几种情况：a、元器件虚焊：可用焊铁焊MOS管或IC
脚，若是元器件虚则应可焊好；b、元器件损坏，可用好的元器件替换或测
元器件脚间阻值的方法来判定。
d.若FUSE、471电阻、IC、MOS管的电压都无变化，则可用万用表红表
笔接触正极不动,黑表笔接触MOS管2、3脚或触S管5、6脚。若电压不变，
再测五金P+、P-,若无电压，则应是保护板过孔不通。如要判定为正极过孔
不通还是负极过孔不通，则可用万用表表笔一到接电芯一极（B+或B-）,另
一支接五金另一极（P+或P-）来判定。
②无短路保护：若电池无短路保护，则可以从以下几种情况来分析：
A.VM端电阻出现问题，可用万用表一支表笔接触IC的VM端，另一只表
笔接触与VM端电阻相连的MOS管部分（即P-管脚），确认电阻值大小，如
果电阻阻值出现问题，则可用烙铁来判定电阻上虚焊、断裂，还是来料的问
题。
B.MOS管放电控制端不能闭合，要判断是不是MOS管出现问题，最简单
的方法就是用一个好保护板（A）的MOS管来替换不良保护板（B）上的MOS
管，同时可把替换下来的MOS管上到保护板（A）上。如果两个保护板都为
0K的，则应是MOS管虚焊，若保护板（B）为0K的，而保护板（A）NG,则
保护板（B）上厚MOS管坏，若保护板（B）为NG的，而保护板（A）为0K
的，则保护板（B）上原IC有问题。另一个方法就是通过测量来判定，一般
在无电压时，好的MOS管脚R14、R24间阻值为10MQ左右，R21（或R31）
间阻值一个为10MQ左右，把万用表换个方向，则应为几十。左右。
③放电不良（负载电压低）：若电池放电不良则可以从以下几种情况来
分析:
A.电芯负载电压低，可用万用表带5W10Q负载直接测电芯正负极，确认电
芯带负载电压能否达到标准，一般电压比标准值低的不是很多，可以重新充
电，放置几天重检0K即可出货。
B.保护板带不起负载，其分析方法为：万用表带5的0Q负载，用红表笔
接触电芯正极不动，黑表笔分别接触MOS管2（3）与脚5（6）,确认万用
表读数有无变化，如有变动则为MOS管出问题，可用烙铁重焊MOS管脚以确
认是否管脚虚焊，也可测MOS管脚之间电阻值来判定（方法同无显示中的
“C”）,若MOS管两端带负载读数无变化，而五金P+、P-端带负载又达不
到要求或读数为零，则应为保护板过孔不通（其分析方法同无显示中的“D”）。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议