貼片保險絲在單節(jié)鋰電池上的應用技術

貼片保險絲在單節(jié)鋰電池上的應用技術




如今，手機、數碼相機（攝像機）、PDA、MP3/4…越來越多的產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，還可循環(huán)多次使用等優(yōu)點。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)東華南路聯想電腦專賣店內發(fā)生一起手機鋰電池爆炸事件，店內一名年輕男子頸部大動脈破裂，當場死亡。

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板組成（如圖2）

鋰電池保護板主要功能：（1）過度充電保護，（2）過度放電保護，（3）過電流/短路保護

鋰電池保護板主要元器件：1，保護IC2，MOSFET3，SMDFUSE

二。單節(jié)鋰電池保護板上保險絲的選擇

1，封裝：根據客戶的線路板決定試用尺寸，一般用1206/0603尺寸。

2，額定電壓：24V以上

3，額定電流：一般采用5A（要考慮到保險絲在鋰電池保護板上是2次保護，所以

要考慮到保護IC的保護延遲時間來確定保險絲的熔斷時間）

4，冷電阻：15mΩ以下

5，安規(guī)要求：UL認證

6，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)鋰電池保護板電路圖如圖3，保護IC采用SII（精工）S8261ACJ，基本參數如圖4.采用的MOS管為BF9028DNJ/BF9028DNJ-A，部分參數如圖5.



A：保護電路工作正常。

保護IC過電流保護原理：電流當放電電流過大或短路情況發(fā)生時，保護IC將激活過（短路）電流保護，此時過電流的檢測是將PowerMOS的Rds（on）當成感應阻抗用以監(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到多少保護IC開始進行保護作用。

1：短路保護情況：

當過電流檢測電壓0.9V，MOS管內阻取最大值時候，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IC保護延遲時間320us；

當過電流檢測電壓1.5V，MOS管內阻取最小值時候，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IC保護延遲時間380us.

結論1：需求保險絲在46.875A時候熔斷時間要大于380us，才能保證短路保護情況下保險絲不會先于保護IC熔斷。

B：保護電路工作異常。



此時保護IC對短路不能起到保護作用，當負載出現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

電芯內阻：150mΩ

保護板內阻：MOS管內阻＋保險絲內阻（15mΩ）＋PCB板內阻（10mΩ）

短路負載內阻：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，此保護板上選用SARTS0603-F-5.0A可以滿足要求。

舉例2：某鋰電池保護板上采用保護IC為MM3177，MOSFET為AO8810

A：我們也可以用示波器測試其保護IC的短路保護延遲時間。

短路情況：多次短路測試發(fā)現保護IC（MM3177）能很好的起到短路保護作用，短路延遲時間11.4ms。短路其短路電流情況如圖7（多次測試發(fā)現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。

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

（1）測試S0603-B-5.0A保險絲在20A熔斷時間如下表1

（2）從測試數據來看S0603-B-5.0A在20A先熔斷時間大于保護ICMM3177同電流情況下保護延遲時間（11ms~13ms）。

（3）此電池保護板（采用MM3177）上采用S0603-B-5.0A保險絲，能更好的起到保護作用。

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IC的短路保護時間。