行业技术分享：贴片保险丝在单节锂电池上的应用

如今，手机、数码相机(摄像机)、PDA、MP3/4…越来越多的产品采用锂电池作为系统电路供电的电源。对电源的要求注重锂电池体积要小，能量密度要高，并且无记忆效应，还可循环多次使用等优点。然而锂电池爆炸事故近来也时有发生。所以对于锂电池的安全性也越来越引起人们的重视。锂电池保护板选择合适的贴片保险丝也就显得非常重要了。

单节锂电池的组成

锂电池主要由电芯和电池保护板组成(如图2)

锂电池保护板主要功能：(1)过度充电保护，(2)过度放电保护，(3)过电流/短路保护

锂电池保护板主要元器件：1，保护IC2，MOSFET3，SMDFUSE

单节锂电池保护板上保险丝的选择

1，封装：根据客户的线路板决定试用尺寸，一般用1206/0603尺寸。

2，额定电压：24V以上

3，额定电流：一般采用5A(要考虑到保险丝在锂电池保护板上是2次保护，所以要考虑到保护IC的保护延迟时间来确定保险丝的熔断时间)

4，冷电阻：15mΩ以下

5，安规要求：UL认证

6，符合RoHS要求和Halogen-Free要求下面举2个例子来说明保险丝的选择。

例1：某单节锂电池保护板电路图如图3，保护IC采用SII(精工)S8261ACJ，基本参数如图4，采用的MOS管为BF9028DNJ/BF9028DNJ-A，部分参数如图5。

A：保护电路工作正常

保护IC过电流保护原理：电流当放电电流过大或短路情况发生时，保护IC将激活过(短路)电流保护，此时过电流的检测是将PowerMOS的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形，若比所定的过电流检测电压还高则停止放电。

根据公式‘V-(过电流检测电压)=I(放电电流)*Rds(on)*2’可以算出放电电流达到多少保护IC开始进行保护作用。

1：短路保护情况：

当过电流检测电压0.9V，MOS管内阻取最大值时候，可以检测过电流将为最小值。算出此时过电流值为15A，此时保护IC保护延迟时间320us

当过电流检测电压1.5V，MOS管内阻取最小值时候，可以检测过电流将为最大值。

算出此时过电流值为46.875A，此时保护IC保护延迟时间380us。

结论1：需求保险丝在46.875A时候熔断时间要大于380us，才能保证短路保护情况下保险丝不会先于保护IC熔断。

B：保护电路工作异常。

此时保护IC对短路不能起到保护作用，当负载出现短路时候需要保险丝快速熔断。

考虑因素如下：

电芯电压：3.8～4.2V

电芯内阻：<150mΩ

保护板内阻：MOS管内阻+保险丝内阻(15mΩ)+PCB板内阻(10mΩ)

短路负载内阻：0～100mΩ

要考虑保险丝的快速熔断，所以就考虑短路电流的最小值，可以算出短路电流最小值11A。

结论2：此要求保险丝在11A电流情况下快速熔断。

综合A，B两种情况，此保护板上选用SARTS0603-F-5.0A可以满足要求。例2：某锂电池保护板上采用保护IC为MM3177，MOSFET为AO8810

A：也可以用示波器测试其保护IC的短路保护延迟时间。

短路情况：多次短路测试发现保护IC(MM3177)能很好的起到短路保护作用，短路延迟时间11.4ms。短路其短路电流情况如图7(多次测试发现每次短路延迟时间变化微小，取其中较大的一次)，此时测试到短路电流为16.4A。

根据测试情况，此款电池保护板采用的保护IC(MM3177)在做输出短路保护时候有一个保护延迟时间，从测试来看短路电流在15A~20A时候，MM3177的短路保护延迟时间为10ms~13ms。

(1)测试S0603-B-5.0A保险丝在20A熔断时间如下表 

(2)从测试数据来看S0603-B-5.0A在20A先熔断时间大于保护ICMM3177同电流情况下保护延迟时间(11ms~13ms)。

(3)此电池保护板(采用MM3177)上采用S0603-B-5.0A保险丝，能更好的起到保护作用。

从实例1，2可以看出，单节锂电池上选择保险丝需要考虑到保护IC的短路保护时间。