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貼片保險(xiǎn)絲在單節(jié)鋰離子電池上的應(yīng)用
二.單節(jié)鋰離子電池保護(hù)板上保險(xiǎn)絲的選擇1,封裝:根據(jù)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(xiǎn)絲在鋰離子電池保護(hù)板上是2次保護(hù),所以要考慮到保護(hù)IC的保護(hù)延遲時(shí)間來確定保險(xiǎn)絲的熔斷時(shí)間)4,冷電阻:15mΩ以下5,安規(guī)要求:UL認(rèn)證6,符合RoHS要求和Halogen-Free要求下面舉2個(gè)例子來說明保險(xiǎn)絲的選擇。舉例1:某單節(jié)鋰離子電池保護(hù)板電路圖如圖3,保護(hù)IC采用SII(精工)S8261ACJ,基本參數(shù)如圖4.采用的MOS管為BF9028DNJ/BF9028DNJ-A,部分參數(shù)如圖5.
A:保護(hù)電路工作正常。保護(hù)IC過電流保護(hù)原理:電流當(dāng)放電電流過大或短路情況發(fā)生時(shí),保護(hù)IC將激活過(短路)電流保護(hù),此時(shí)過電流的檢測是將powerMOS的Rds(on)當(dāng)成感應(yīng)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(jù)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(dá)到多少保護(hù)IC開始進(jìn)行保護(hù)用途。1:短路保護(hù)情況:當(dāng)過電流檢測電壓0.9V,MOS管內(nèi)阻取最大值時(shí)候,可以檢測過電流將為最小值。算出此時(shí)過電流值為15A,此時(shí)保護(hù)IC保護(hù)延遲時(shí)間320us;當(dāng)過電流檢測電壓1.5V,MOS管內(nèi)阻取最小值時(shí)候,可以檢測過電流將為最大值。算出此時(shí)過電流值為46.875A,此時(shí)保護(hù)IC保護(hù)延遲時(shí)間380us。結(jié)論1:需求保險(xiǎn)絲在46.875A時(shí)候熔斷時(shí)間要大于380us,才能保證短路保護(hù)情況下保險(xiǎn)絲不會(huì)先于保護(hù)IC熔斷。B:保護(hù)電路工作異常。
此時(shí)保護(hù)IC對短路不能起到保護(hù)用途,當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路時(shí)候要保險(xiǎn)絲快速熔斷??紤]因素如下:電芯電壓:3.8~4.2V電芯內(nèi)阻:150mΩ保護(hù)板內(nèi)阻:MOS管內(nèi)阻+保險(xiǎn)絲內(nèi)阻(15mΩ)+pCB板內(nèi)阻(10mΩ)短路負(fù)載內(nèi)阻:0~100mΩ要考慮保險(xiǎn)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(jié)論2:此要求保險(xiǎn)絲在11A電流情況下快速熔斷。綜合A,B兩種情況,此保護(hù)板上選用SARTS0603-F-5.0A可以滿足要求。舉例2:某鋰離子電池保護(hù)板上采用保護(hù)IC為MM3177,MOSFET為AO8810A:我們也可以用示波器測試其保護(hù)IC的短路保護(hù)延遲時(shí)間。短路情況:多次短路測試發(fā)現(xiàn)保護(hù)IC(MM3177)能很好的起到短路保護(hù)用途,短路延遲時(shí)間11.4ms。短路其短路電流情況如圖7(多次測試發(fā)現(xiàn)每次短路延遲時(shí)間變化微小,取其中較大的一次),此時(shí)測試到短路電流為16.4A。
根據(jù)測試情況,此款電池保護(hù)板采用的保護(hù)IC(MM3177)在做輸出短路保護(hù)時(shí)候有一個(gè)保護(hù)延遲時(shí)間,從測試來看短路電流在15A~20A時(shí)候,MM3177的短路保護(hù)延遲時(shí)間為10ms~13ms。(1)測試S0603-B-5.0A保險(xiǎn)絲在20A熔斷時(shí)間如下表
(2)從測試數(shù)據(jù)來看S0603-B-5.0A在20A先熔斷時(shí)間大于保護(hù)ICMM3177同電流情況下保護(hù)延遲時(shí)間(11ms~13ms)。(3)此電池保護(hù)板(采用MM3177)上采用S0603-B-5.0A保險(xiǎn)絲,能更好的起到保護(hù)用途。從實(shí)例1,2可以看出,單節(jié)鋰離子電池上選擇保險(xiǎn)絲要考慮到保護(hù)IC的短路保護(hù)時(shí)間。