鉅大LARGE | 點擊量：797次 | 2022年02月16日
基于ICL7107的鋰離子電池保護板漏電流測試儀如何設(shè)計？
在便攜式應(yīng)用場合，迫切需要有容量高、體積小、重量輕的電池。目前，在一次、二次電池中，鋰電池已經(jīng)取代鎳鎘、鎳氫電池得到了廣泛的應(yīng)用。但鋰電池存在“對過充電、過放電的耐受力差”的缺點，所以，鋰電池都必須配有保護電路板，對鋰電池的過充電、過放電起保護作用。保護板由鋰電池供電，正常耗漏電流為2μA~3μA，如果保護板的漏電流超過5μA，將引起電池存儲壽命縮短，嚴(yán)重時可使電池?fù)p壞。因此，迫切需要一種測試儀對鋰電池保護板漏電流進行檢測。
本研究利用集成電路ICL7107設(shè)計鋰電池保護板漏電流快速檢測儀。
1、保護電路漏電流過大的危害分析
1.1、保護電路分析
鋰電池保護電路原理圖如圖1所示。圖中U1采用日本理光R5421N151F鋰電池保護芯片，U2采用三洋FTD2017金屬氧化物半導(dǎo)體管（MOST）。當(dāng)鋰電池在工作過程中出現(xiàn)過充、過放、過流、短路等異常情況時，U2作為開關(guān)器件，將迅速切斷電路，以保證鋰電池的安全。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
圖1鋰電池保護電路原理圖
1.2、產(chǎn)生漏電流的環(huán)節(jié)
由圖1可知，鋰電池保護電路產(chǎn)生的漏電流包含以下3個環(huán)節(jié)：①電容C1產(chǎn)生的漏電流;②R5421N151F芯片的內(nèi)部工作電流;③FTD2017金屬氧化物半導(dǎo)體管產(chǎn)生的漏電流。
當(dāng)電容C1產(chǎn)生過大的漏電流，或R5421N151F芯片異常產(chǎn)生過大的內(nèi)部工作電流，或FTD2017晶體管G-S靜電擊穿，或PCB線路板銅箔因距離近引起走線短路時，保護電路將產(chǎn)生過大的漏電流。
1.3、漏電流過大的危害分析
從圖1可知，保護板接在電池兩端。當(dāng)保護板自身漏電流過大時，一方面保護板本身無法對系統(tǒng)起有效保護作用;另一方面將使鋰電池存儲壽命縮短，嚴(yán)重時可使電池?fù)p壞。據(jù)統(tǒng)計，保護板漏電流過大，約占總量3‰左右。由于保護板漏電流過大具有很大的隱蔽性，一般須經(jīng)3~6個月的使用后才能發(fā)覺，如鋰電池的價格以20元/塊、產(chǎn)量以10000塊/天計算，將造成鋰電池生產(chǎn)廠家每天600元的損失，一年將產(chǎn)生20萬元的退貨，并造成負(fù)面的信譽影響。
2、保護板漏電流測試原理分析
2.1、測試儀工作原理
測試儀由基準(zhǔn)電路、測試電壓電路、比較電路、數(shù)顯312/微安表、報警電路等部分組成，其原理圖如圖2所示。
圖2保護板漏電流測試儀原理圖
基準(zhǔn)電路：R1，DW1組成2.5V的低溫飄高穩(wěn)定電壓信號源，經(jīng)R2，W1分壓，得到約5mV的基準(zhǔn)電壓。基準(zhǔn)電壓加比較電路LM358的反相輸入端。
測試電壓電路：本測試儀按鋰電池的工作電壓為4.2V設(shè)計，經(jīng)DW2穩(wěn)壓，通過調(diào)整W2獲得4.2V電壓，作為保護板測試電壓。
保護板測試用電壓通過OUT+，OUT-插座和測試表筆，加到保護板兩端，保護板漏電流通過電阻R7產(chǎn)生一個電壓降：
UR7=I漏&TImes;R7=XμA&TImes;（1&TImes;103）Ω=XmV（假設(shè)漏電流為xμA）
漏電流在電阻R7上產(chǎn)生的電壓降，同時通過電阻R3，電容C4濾波，加在LM358的同相輸入端，與5mV的基準(zhǔn)端比較，當(dāng)漏電流較大，在R7上形成的壓降超過5mV，LM358的同相輸入端電壓超過反相輸入端，輸出端電位變高，驅(qū)動9013，帶動蜂鳴器產(chǎn)生聲音告警信號。
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