保护板（PCB）的基础知识
2023-11-20 编辑：小德
保护板（PCB）的基础知识
一、 保护板的分类
1．双保护板：芤叫双控板。具有过充、过放、过流、短路保护。
2．单保护板：也叫单控板。只具有过充保护。
3．直通板：也叫假板。
二、 PCB 贴件的认识与识别
1．保护板上主要有控制 IC、MOS 及电阻、电容等有些带有解码片。
2．几种常用的 IC：5421、DW01、SC451、JW11 等。MOS 主要有 9926、5N20V等。电阻有 101/471、102/471。电容有 104、103。
3．电阻、电容数值的计算：
电阻的计算方法：例如 101 的电阻值为 10*101 =10*10=100 欧。即 101的前两位不变为 10，后面的 1 为幂数即 101 。再如 103 的电阻值为10*103 =10*1000=10K 欧。电容的计算方法,同上.例如;103 电容值10*103 *10-6=0.01uf
三、PCB 贴件的主要作用
1．控制 IC：过充保护、过放保护、过流保护及短路保护进行检测及控制。
不同厂商的控制 IC 只是控制精度及电压不一样，大部分的管角功能定义基本一样。其引脚为：①DOUT：过放保护输出：②V-：充电负极输入③COUT：过充保护输出④CT：外接电容设置廷迟时间⑤VDD：供电端口⑥VSS接地端。
2．MOS 管：保护板动作的招待器件，把它想象成一个低内阻的可控开关就可以了。
3．101/471 电阻：在电路中起到限流及给控 IC 供电的双重作用。
4．102/471 电阻：采样电阻，将输出 P-电压返回控制 IC。
5．104 电容：主要是接在 101 及 102 电阻上的防干扰电容。
6．103 电容：控制 IC 需要的延时电容。
锂离子电池的保护电路大致如此，不过在温升方面缺少 TH（热敏电阻）的安全保护，有些还需要 ID（识别）电阻、解码片。
四、 PCB 板的参数
仅对于双控板而言，过充保护电压：4.25-4.35V 之间:
过放保护电压:2.43-2.56 之间: 短路保护电流:2-6A 之间:
静态耗电:小于等于 6uA: 过充廷时时间:140-210ms 之间:
过放延时:7-13ms 之间:短路延时:小于等于 50us:
五、 对热敏电阻、ID 电阻、解码片的认识
1．热敏电阻不是用来保护的，是和手机内部的一个 AD 端口相连，当温度高于或者低于某一个数值的时候,提醒手机中的 MCU 模块过温或者过冷,而采取相应的行动.真正起保护作用的是 PTC 或者 FUSE.
2．ID 电阻是手机对电池的类型识别,一些手机对电池采取不同的 ID 电阻值来识别电池的类型 \容量等讯息.然后根据具体的电池采取相对应的充电模式对其充电等.这类电阴的工作方式基本上和热敏电阻相似,是由手机内部一个电压基冷串联一个固定电阻,然后将和电池上分压这个电阻的分压值传送给手机 MCU 模块的 AD 端口进行采集识别与处理.
3．原装手机锂电池都有会有一个码片,该码片属于 I=wire 协议类型,存有一定的信息,应用广泛,在手机上相当于一个身份的识别.没有时手机则无法识别,开不了机。
六、 过充电保护
离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期为恒流充电，随着充电的进行，电压会上升到 4.2V),(根据正极材料不同,有些电池要求的恒压为 4.1V),转为恒压充电,直至电流越来越小.电池在被充电过程中,如果充电器电路失去控制,会使电压超过 4.2V 后继续恒流充电,此时电池电压仍然会继续上升当电池电压充电超过 4.3V 时,电池的化学副反应将加剧,会导致电池损坏或出现安全问题,使电池的化学反应的可逆笥遭到破坏,电池寿命严重缩短.
在带有保护电路的电池中,当控制 IC 检测到电池电压达到 4.25时(该值由控制 IC 来决定,不同的 IC 其值也不同),其”CO”脚将由高电压转为零电压,使 MOS 由充电开头由导通转为断开,从而切断充电回路,使充电器无法对电池进行充电,起到保护作用.在控制 IC 检测到电池电压超过 4.25V 到关断回路时,还有一段延迟时间,该延迟时间由 C3来决定,通常设为 1 秒左右,以避免干扰而造成误判断.
七、 过放电保护
电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至 2.75V 时,其容量差不多已被完全放光,此时如果继续让电池对负载进行放电,将造成电池的永久性破坏.在放电过程中,当控制 IC 检测到电池电压低于 2.75V 时(该值由控制 IC 来决定,不同的 IC 有不同的值),其”DO”脚将由高电压转为零电压,使 MOS 放电开关由导通转为断开,从切断放电回路,使电池无法对负载进行放电,起到过放电保护作用.由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低:因此要求保护电路的消耗电流极小,此时控制IC 会进入低功耗状态,整个保护电路耗电会小于 0.1uA.在控制 IC 检测出过电流发生到 MOS 管脚断开也有一段时间，该延长时间的长短由 C3 来决定，通常为 13MS 左右，以免干扰造成错误判断。
八、 过电流保护
在通常放电状态下，放电电流达到或超过过电流检测电流且这个状态持续在过电流检测延迟时间以上时，保护 IC 的“DO”脚即输出低电平，将放电控制的 MOS 放电开关断开，停止放电。当 P+、P-之间的阻抗达到自动恢复阻抗以上时，过电流状态恢复。在控制 IC 检测出过电流发生到 MOS 管脚断开也有一段延迟时间，该延迟时间的长短由 C3 来决定，通常为 13ms 左右，以避免干扰而造成错误判断。
九、 短路保护
电池在对负载放电过程中，若回路电流大到 U>0.9A 时(该值由IC 决定)，控制 IC 判断为载短路，其“DO”脚迅速由高电压转为零电压，使 MOS 切断放电回路，起到保护作用。保护短路的延迟时间极短，通常小于 7us
十、 PCB 的内阻
通过以上分析，我们不难得知：PCB 内阻主要由 MOS、可恢复保险丝内阻所致（其余元气件内阻很小，忽略不记）。由于峡谷个 MOSFET是串联使用的，计算时应该计算两个管子的内阻一般为 20MΩ左右每只。可恢复保险丝的内阻值随所用瑾及电流而异，一般为 10-30mΩ左右，因此整个板子的内阻约为 70mΩ以下。通过以上我们不妨来计算一下整个电池块的内阻：电池用 A 品内阻一般在 40MΩ，保护板一般在 60mΩ，连线一般在 30mΩ左右，则该电池块的总内阻为 130MΩ左右。
十一、PCB 板检验标准
1．外观无杂物、残渣等现象。
2．五金无划伤、生锈、色班等不良现象以及是否与支架配套。
3．是否有脱焊、虚焊、假焊等无器件焊接不良现象。
4．不得缺少无器件、识别电阻、热敏电阻、码片等现象。
5．板的尺寸与实际尺寸是否在允许误差之内，与胶壳是否配套。
6．识别该板为单控板还是双控板，不要搞混。
十二、检测议器
保护板通常用锂电池 保护板测试议根据相对应的参数来进行测量，不在此范围内的为不良品，给予相应的处理。我们现在常用的保护板测试议为锂易安，操作简单。测量准确