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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,保护电路基本构成,一、控制电路二、控制开关三、保护器,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。,另外：部分保护电路还有温度保护、识别功能。,元器件简要介绍,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
2、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=I2*R。下表为7种电阻尺寸代码及功率,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。,元器件简要介绍-贴片电容,基本参数：封装尺寸、耐压、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
3、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5； X5R(X7R)容值精度为10； Y5V容值精度为20；Z5
4、U容值精度为+80,-20；,元器件简要介绍-热敏电阻,有PTC(POSITIVE TEMPERATURE COEFFICENT)正温度系数，如过流保护器； NTC(NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICENT)负温度系数两种。NTC基本参数有封装尺寸、阻值、允许偏差，B常数、B值偏差等。 NTC阻值随温度呈非线性变化，NTC热敏电阻的阻值随温度的变化函数如下式：R25C是热敏电阻在室温下的阻值，是热敏电阻材料的开尔文(Kelvins)常数，T是热敏电阻的实际摄氏温度。,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
5、。 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。,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FET ，可通过改变输入电压来改变输入电流。,二、类型：有N沟道与P沟道两种 N沟道：高电平控制 P沟道：低电平控制三、基本参数： 耐压：VDSS 、 VGSS 耐流 ：ID(DC)、 ID(pulse) 内阻：RDS(on） 封装：SO-8、TSSOP-8 6IP HWSON、ECH8,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
6、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、uPA1870、FDW2509NZ uPA2450、uPA2452、ECH8601 例如：uPA1870基本参数为 内部 VDSS=20V, VGSS=12V, 结构图 I
7、D(DC) =6A、 ID(pulse) =80A RDS(on）=13-21m (VGSS=4V, ID =3A),元器件简要介绍-保护IC,一、概述:保护IC分单节保护IC与多节（串联）用保护IC， 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IC 1、内部结构(理光R5421N系列)： 管脚说明：,元器件简要介绍-保护IC,2、基本参数：略3、封装（尺寸）： SOT-23-6 SON6 SOT-23-5 SON5 注：有些保护IC延迟电容是内置的，如精工(Seiko) S-8241
8、、S-8261系列， 理光(RICOH) R5426N系列。,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节保护IC：MM1294、MM1414等； 封装：TSSOP-8、SOP-8、SOP-14、 TSSOP-16、TSSOP-20,单节保护电路工作原理,一、应用电路,单节保护电路工作原理,二、工作状态说明 1、正常状态：IC的电源电压介于过放电保护电压VDET2和过充电保护电压VDET1之间，DOUT端和COUT端的输出皆为高电平，充、放电MOSFET处于导通状态，电池充放电都可进行；
9、 2、过充电状态：充电时，若电池电压升高使VDDVDET1，则经过tVDET1的延迟后，COUT端变成低电平，将充电控制MOSFET关断，停止充电； 3、过充电保护解除条件：当VDD降低至过充解除电压VREL1以下（不接负载）或VDD降低至过充电关断电压VCO以下（加上负载），即可恢复到可充电状态； 4、过放电状态：当电池放电至电压等于或低于VDET2，并经过tVDET2的延迟后，DOUT端变成低电平，控制放电控制MOSFET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VREL2，则DOUT端又变成高电平，使电池可放电状态得以恢复。,单节保护
10、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-的电压会升高，当V-VDET3，并且经过tVDET3的延迟后，DOUT端的输出变为 低电平，关断放电回路。解除过流状态后，使V-VSHORT且经过tSHORT后，DOUT端 输出变为低电平，关断放电回路。排除过流状态后，使V-VDET3电路恢复正 常。短路峰值电流取决于充放电MOSFET导通电阻和PCB布线电阻及VSHORT。 注：VDET1过充电检测电压，VDET2过放电检测电压，VDET3过电流检测电压， tVDET1-过充电检测延迟，tVDET2-过放电检测延迟，tVDET2-过电流检测延迟， V-保
11、护IC的V-脚对VSS脚的压降，VSHORT-短路保护检测电压，tSHORT-短路保护检测延迟；,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：tVdet1sec=(C3F*(VDDV-0.7)/(0.48X10-6) VDD-保护IC的过充电检测电压值。 简便计算：延时时间=C3(UF)/0.01UF*77ms 如：C3容值为0.22UF,则延时值为0.22/0.01X77=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IC又不能达到要求的电路； 缺
12、点：元件数量多，成本增加，故障率提高。,单节保护电路工作原理,2、过电流值的计算： 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.,单节保护电路工作原理,四、失效模式分析 1、R1短路：(1)IC还能正常工作； (2)当MOS管漏流较大时，流
13、过IC电流增大而损坏IC。 R1开路：IC不工作，保护电路失效。 2、C1短路：(1)VDD=VSS，IC不工作，保护电路失效； (2)电池自放电加快。 C1开路：保护电路能工作，但当充电电压不稳定时会造成IC误动作。 3、R2短路：(1)仍有过流、短路保护； (2)过流、短路后容易进入休眠模式（针对有休眠功能的IC）； (3)逆向充电时易击穿MOS管、IC； (4)ESD功能降低。 R2开路：(1)无过流、短路保护； (2)无过充保护功能（过充MOS管不动作）。,单节保护电路工作原理,4、C3短路：过充保护延时无限长，过充MOSFET不关断。 C3开路：过充瞬间保护。5、MOS管.?,多节保护电路工作原理,一、两串：,多节保护电路工作原理,二、三串：,多节保护电路工作原理,三、四串：,保护电路的附加功能,一、识别、温度检测功能：,保护电路的附加功能,二、振动、容量测试功能：,保护电路的附加功能,三、加充电电路：,保护电路的附加功能,四、加充电控制电路：,保护电路发展趋势,1、保护IC与场效应管组合封装成一个元件；2、保护IC、场效应管、电阻、电容组合封装在 一个元件；3、保护IC、场效应管、电阻、电容组合封装在 一个模块，即COB（CHIP ON BOARD）；,
