保护板测试方法

锂电池保护板设计与测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。

XXX保护板测试报告一.保护板厂家：XXX二.保护板规格：10串硬件板，充放异端（共用正极）三.测试项目：验证过充保护功能、验证过放保护功能、验证循环功能、验证充放电均衡功能、验证短路保护功能四.测试方案：1.验证过充保护功能：测试方法：使用检测柜对电池组充电，充电电流为5A，不设置充电截止电压，测试保护板是否在设置的过充保护电压时出现保护；数据记录：记录保护板保护时的电压，过充测试曲线；测试次数：1次2.验证过放保护功能：测试方法：使用检测柜对电池组放电，放电电流为8A，不设置放电截止电压，测试保护板是否在设置的过放保护电压时出现保护；数据记录：记录保护板保护时的电压，过放测试曲线；测试次数：1次3.验证循环功能测试方法：使用检测柜对电池组充放电循环，恒流恒流充电电流5A，截止电压42V；恒压充电截止电流0.1A，电压42V；恒流放电截止电压32V，放电电流为8A；循环5周；数据记录：记录循环曲线，每次充放容量测试测试：5周以上4.验证充放电均衡功能：测试方法：使用检测柜对电池组充电，充电电流为5A，测试保护板是否将单体电池电压均衡在设置的均衡电压；测试标准：保护板无明显发热现象，不出现电子器件烧毁，电池组容量无明显差异；数据记录：记录均衡曲线，每只电池单体电压测试测试：2次，记录1次数据5. 验证短路保护功能：测试方法：将保护板两端正负极导线端接，使用万用表测量保护板两端电压；数据记录：保护板两端电压测试测试：2次，记录1次数据四.测试数据：1.验证过充保护功能测试数据：过充保护电压：42.3847V（整体电压保护参数值42.25V—42.75V，单体电压保护参数值4.225V—4.275V）小结：保护板过充保护功能有效；过放保护电压：32.7318V小结：保护板过充保护功能有效；3.4.验证充电均衡功能：第一次均衡测试数据：第二次均衡测试数据：小结：经过2次均衡测试，每次只有1-2只单体电池电压达到均衡电压4.2V，其余电池无法充电至均衡电压，判定为均衡功能失效；短路测试前保护板两端电压38.17V，正负极短路后保护板两端电压为0V，断开导线后保护板两端电压为27.99V，充电激活后保护板两端电压恢复为38.19V 小结：保护板短路保护功能正常，但与厂家规格书上“断开负载恢复”有差异，需要充电激活；五.结论：1.保护板过充保护、过放保护及循环功能正常；2.测试均衡功能时发现，只有1-2只单体电池电压达到均衡电压值（4.2V），其余电池无法充电至均衡电压，厂家在规格书上提到的单只电池4.2V均衡，无法实现，此功能失效；3.测试短路保护功能时发现，保护板正负极短路后断开，保护板电压不能恢复到正常电压；此保护板不合格。

锂电池保护板测试仪操作说明书PTS-2008深圳市泰斯电子有限公司地址：广东省深圳市福田区福星路福星花园大厦420室电话：0755-******** 0755-******** 传真：*************网站： Email:**********************目录1，前言第3页2，功能概述第4页3，仪器外观第5页4，接线方式第6页5，主功能菜单第7页6，快速测试模式第8页7，精确测试模式第12页8，延迟时间测试模式第14页9，读码功能（DS2502兼容码）第16页10，仪器校准模式第17页11，仪器特性指标第17页12，客户反馈意见表第19页前言锂电池是一种广泛应用于手机，媒体播放机，便携式DVD机等随身数码产品上面的电池，因为它的优良特性，已经慢慢取代干电池，镍氢镍镉电池等，但因为锂电池电芯的特性，也有一些使用上的特点，首先，锂绝对不能过度充电，过度充电可能会导致电池爆炸，起火，膨胀等安全事故，而且可能对人身造成伤害，锂电池也不能过度放电，一旦过度放电，锂电池可能大大缩减使用寿命，甚至可能导致报废，不能再恢复充电容量，锂电池也不能大电流放电，在大电流放电情况下，锂电池也可能严重发热，甚至导致起火爆炸的恶性事故。

为了更好的使用锂电池，避免锂电池使用上安全事故以及延长锂电池的使用寿命，所以，锂电池保护板成了锂电池应用上关键零部件，基本上一块成品锂电池至少要包含一块锂电池保护板，锂电池电芯，保护板，外壳包装成了锂电池包(PACK)构成必要的三要素，很大程度上，锂电池使用上是否安全可靠，除了电芯质量外，锂电池保护板能否有效起到保护作用，成了绝对关键的因素。

长期以来，锂电池保护板的有效检测是一个老大难的问题，锂电池保护板涉及到参数很多，而且要求精度都比较高，比如过充电保护电压要求达到±25mV，而且由于锂电池保护板的保护一般都有延时时间，所以，测试保护板的时候，测量精度和测试时间构成很大的矛盾，为了获得足够的测量精度，必须要很长时间的测量时间，目前的测试仪，为了测量4个参数，居然需要10-20秒以上的时间，这对于实验室测试还可以接受，但是对于工厂大批量出货来讲，这种测试速度几乎是不可接受的，为了解决这个问题，我公司特地精心开发了一种多功能锂电池保护板测试仪，特设几种测量模式，依照不同要求，可以以不同的测试速度来获得不同的测试功能，快速测试最快仅需要1秒钟（针对于延时时间比较短的保护板），为了获得精确的测量结果，本测试仪也可以设置精确测试量模式，可以以最快的速度获得经过时间修正后的精确测量结果，电压测量精度可以达到1mV，远远高于锂电池保护IC的电压检测精度，本仪器连接上保护板，即可开始自动测试，无需按键启动，减低操作复杂程度，也提高了操作速度。

保护板测试仪校验规程1.0校验目的确保公司保护板测试仪处于合格状态，保证试验测量工作的准确性和有效性。

2.0适用范围公司所有保护板测试仪的校验作业。

3.0校验环境常温常湿4.0校验项目4.1 外观及工作情况4.2高端电池和低端电池测量输出电压4.3 过电流测量用恒流源校验4.4 内阻测量5.0校验器具5.1 高精度数字万用表（校验合格）5.2 数字电桥（校验合格，有低值标准电阻可不用电桥）5.3 低值电阻或低值标准电阻6.0校验周期半年7.0校验方法7.1 外观及工作情况：目力观察及手动实验。

7.2 开机进入校准界面，选择校准项目：7.3 低端电池测量输出电压校验：万用表正负表笔分别接入B1+、B-，调整仪器，使两者显示电压（3.6V）一致，误差≦±0.002V为合格，按确认键完成，然后拿开表笔再按确认键一次，按ESC 退出。

7.4 高端电池测量输出电压校验（单节保护板测试不必校验）：万用表正负表笔分别接入B2+、B1+，调整仪器，使两者显示电压（3.6V）一致，误差≦±0.002V为合格，按确认键完成，然后拿开表笔再按确认键一次，按ESC 退出。

7.5 过电流测量用恒流源校验：万用表调到10A电流档，万用表正负表笔分别接入P-、B-，调整仪器，使两者显示电流（4A）一致，误差≦±0.005A为合格，按确认键完成，按ESC退出。

注意，校验时间≦10秒，连续两次校验间隔时间≧30秒。

7.6 内阻校验将低值电阻用数字电桥测出实际值，并记录，再用被校仪器的B-\P-端分别接低值电阻的两端，调整仪器，使显示电阻值与数字电桥所测试一致，误差≦±0.003Ω为合格，按确认键完成，按ESC退出。

7.7所有项目完成后，按保存退出。

8.0仪器的异常处理8.1校验发现异常或性能指标超过允许误差的，由公司仪器校验人员维修校准或联系仪器制造厂家维修校准。

8.2对校验不合格的或逾期没有校验的，视实际情况将不合格部分限用或停用。

锂电池保护板的基础知识普及第⼀章保护板的构成和主要作⽤⼀、保护板的构成锂电池（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协同完成，保护板是由电⼦电路组成，在-40℃⾄+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即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。

保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。

其中控制IC，在⼀切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，⽽当电芯电压或回路电流超过规定值时，它⽴刻（数⼗毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。

NTC是Negative temperaturecoefficient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。

ID 存储器常为单线接⼝存储器，ID是Identification 的缩写即⾝份识别的意思，存储电池种类、⽣产⽇期等信息。

可起到产品的可追溯和应⽤的限制。

⼆、保护板的主要作⽤⼀般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的⼯作电流、电压，在⼀切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常⼯作状态，⽽当电芯电压或回路中的⼯作电流超过控制IC中⽐较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使⽤者与电芯的安全。

第⼆章保护板的⼯作原理保护板的⼯作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠⼯作。

1、过充保护及过充保护恢复当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截⽌，充电停⽌.当电池电压回落⾄VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，Cout变为⾼电平，T1导通充电继续， VCR必须⼩于VC⼀个定值，以防⽌频繁跳变。

一、保护板测试项目保护板测试项目：：※ 一、管理IC （如TI 、O2，MCU 等）数据写入部份的:1、 I2C 资料写入及核对，如O2、DS 、TI 、及各家MCU 方案等2. 写入生产日期(当天日期)和系列号--- Write Serial Number and Manu date备注：SMBUS,I2C ，HDQ 通信口等；A.Current/Voltage Offset 校正B.Voltage Gain 校正及读值比较Voltage CalibrationC.Temperature 校正及读值比较Temperature CalibrationD. Current Gain 校正及读值比较--- Current Calibration※二、基体特性部份:3.开路电压测试：测量加载电压后，MOS 管是否能正常打开；4. 带载电压测试：测量保护板的带载能力，从而反应保护直流阻抗5. VCC 电压测量（芯片的工作电压是否正常）6. 芯片的工作频率测量（芯片的工作晶振频率）7. 导通电阻测量（MOS 管及FUSE 阻值测量）；8. 识别电阻—IDR 测量；9. 热敏电阻---THR ；10. 正常状态的静态功耗电流&休眠静态功耗（sleep ）11、关断状态的（Shout Down ）静态功耗电流；三：保护特性部分测试：12. 单节电池过充保护测试（COV ），A 、保护下限：测试保护板是否提前保护，影响电池容量值；B 、保护上限：测试保护板是否有保护，影响电池的安全性；C 、保护延时间上、下限：保护延时间是否在设计范围；D 、恢复测试：保护后，是否能恢复，关系电池能否再次使用问题。

13. 单节电池过放保护测试（CUV ）；A 、保护值上下限:一个是，电池能否放到最底值，容量能否完全放出来，一个是一定要保 护，否则影响电池的寿命；B 、保护延时间：保护延时间是否在设计范围，C 、恢复值、恢复时间：保护后，是否能恢复，关系电池能否再次使用问题。