浅谈笔记本电脑电池的保护电路

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1、浅谈笔记本电脑电池的保护电路现在的笔记本电脑的电池，大部分都已经采用了锂离子电池，由于锂离子电池的放电性能跟之前的镍氢电池相比，其化学反应要剧烈得多，所以当笔记本电脑采用锂离子电池时，多采用多级保护电路来保证笔记本电脑电池在工作中保证安全，该文主要从笔记本电脑电池起保护作用的电子元件和PCB板的系统保护电路来阐述笔记本电脑电池的保护控制。随着现代电子行业的迅猛烈发展，笔记本电脑因为其体积小，重量轻，便于携带等优点，已逐步替代台式电脑，走进了千家万户，成为现代人工作，学习，生活常用的现代化电子设备。2000年前笔记本电脑的电池，往往采用镍氢电池进行制造，但由于镍氢电池重量重，具有记

2、忆效应，在使用的时候，其性能往往不尽人意，自从19世纪，90年代，发明了锂离子电池，并进行了商品化生产，锂离子电池的生产工艺不断改进，其电池的容量也不断增加，其中以松下，三洋等品牌的锂离子电池的性能比较优良，在出口的笔记本电脑的电池，多数采用这些品牌的单电池进行组装，制造成电池组。但锂离子电池在工作时，其内部进行的化学反应非常剧烈，也具有一定的危险性，所以一般，由锂离子电池制造加工成的笔记本电池，其保护控制部分，要比由镍氢电池加工成的笔记本电池要复杂的多。1锂离子电池的结构锂离子电池的正极材料为氧化物，常见有氧化锰锂、氧化钴锂、氧化镍锂、磷酸铁锂等。锂离子电池的负极材料主要是石墨

3、化碳材料，其导电剂为乙炔黑。其电解质，有碳酸脂和聚合物两种。锂离子电池的隔膜采用聚烯微孔隔膜，而且此隔膜在离子今昔功能交换的时候，保液能力好，强度高，抗氧化性能好。最后外壳由铝壳或塑壳组成。2笔记本电脑电池的参数要求笔记本电脑电池，规定了充放电的一些基本电气性能，现以单节松下电池，型号为CGR18650，容量为2000mAH，9个单电池进行三并联再三串联加工制造成的笔记本电池组为例进行说明：点击图片查看大图3笔记本电池组的保护功能元件在笔记本电脑的电池中，除了用有保护功能的电路板实现相应的保护功能外，还增加了有独立保护功能的电子元件，来实现保护功能。3.1过流保护功能一般在电池组

4、的的负极输出端串联自恢复式热敏电阻polyswitchLR730，当电流流向负极的时候，在polyswitch上产生的温度为40℃，电流超过13A或是常温下超过16A，这个PTC元件就会在几十秒种内，由之前的低阻状态变为高阻状态，将电流限制到足够小的范围内，起到过流保护的作用。当过电流问题解除后，热敏电阻可以自行恢复到初始低电阻导通状态。3.2过温保护功能由于笔记本电脑电池充放电时是发热的，当负载短路或其它异常放电情况，而保护电路失效，在极短的时间内会产生很大的电流，使得电池内部温度急剧升高，在极短的时间内引发一系列的剧烈反映，此时是非常危险的，必须切断电流，在电池组中间串联一个

5、温度保护器件温度保险丝Thermalfuse显得尤为重要,，把它用导热胶，紧贴在电池表面，感受电池的温度，当电池组发生异常，温度达到或超过98℃时，温度保险丝立即熔断，并且不可以恢复，从而起到最后一级保护。4笔记本电脑电池的保护电路锂离子电池的安全性问题不仅与电池的材料本身性质有关，也与电池的制备技术和使用有关，如过充电，短路，热冲击和机械冲击等，对锂离子电池的安全性能产生影响，锂离子电池由于其化学性能剧烈，在加工成笔记本电池组时，会用一个比较完备的保护电路对其充电，放电过程予以保护。图3为以下部分参考电路。4.1电路中的过充保护笔记本电脑电池，在恒压模式下，一般经过3个小时左右

6、的充电，就会达到充饱状态，如果这时不切断充电电源，继续充电，电池的电压会随着不断流入的充电电流而升高，虽然这时候的充电电流很小，但如果不切断充电电路，就会出现过充电现象，过充不仅仅会损坏电池，还可能发生由于电压过高，电池过热以致电池内部由于气体膨胀出现爆炸等危险。这时候具有保护功能的电路控制就显得非常重要了。一般具有保护功能的电路板，都会采用一些专门的电池保护芯片，如MM1414，S-8254，BQ29311，BQ29312等，我们以MITSUMI(日本美上美)的MM1414芯片为例，MM1414芯片，可以对多达4组电池的电压进行采样和监测，PIN15~PIN18为电池电压采样P

7、IN，当http://www.huisheliren.com/zixun/采样到的单组电压超过4.35±0.25V,即整个电池组的电压超过12.7V时候，MM1414PIN1OV就会因过压由高电位转换为低电位，如果电路中接有P沟道的MOSFET场效应管，如SI4425，可以先将低电位信号输入到一个PNP三极管的基极，当PNP三极管饱和导通时，将集电级的高电位输入到负责充电的PMOSFET（充电时候，电流首先流过的MOSFET）的控制极栅极，使PMOS工作在截止区，充电电路断开，从