引言

在便攜式應用場合，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，鋰電池已經取代鎳鎘、鎳氫電池得到了廣泛的應用。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，嚴重時可使電池損壞。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金屬氧化物半導體管（MOST）。當鋰電池在工作過程中出現過充、過放、過流、短路等異常情況時，U2作為開關器件，將迅速切斷電路，以保證鋰電池的安全。

圖1 鋰電池保護電路原理圖

1.2、產生漏電流的環節

由圖1可知，鋰電池保護電路產生的漏電流包含以下3個環節：①電容C1產生的漏電流;②R5421N151F芯片的內部工作電流;③FTD2017金屬氧化物半導體管產生的漏電流。

當電容C1產生過大的漏電流，或R5421N151F芯片異常產生過大的內部工作電流，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。當保護板自身漏電流過大時，一方面保護板本身無法對系統起有效保護作用;另一方面將使鋰電池存儲壽命縮短，嚴重時可使電池損壞。據統計，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3~6個月的使用后才能發覺，如鋰電池的價格以20元/塊、產量以10000塊/天計算，將造成鋰電池生產廠家每天600元的損失，一年將產生20萬元的退貨，并造成負面的信譽影響。

2、保護板漏電流測試原理分析

2.1、測試儀工作原理

測試儀由基準電路、測試電壓電路、比較電路、數顯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

基準電路：R1，DW1組成2.5V的低溫飄高穩定電壓信號源，經R2，W1分壓，得到約5mV的基準電壓。基準電壓加比較電路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設計，經DW2穩壓，通過調整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產生一個電壓降：

UR7=I漏×R7=XμA×（1×103）Ω=XmV（假設漏電流為xμA）

漏電流在電阻R7上產生的電壓降，同時通過電阻R3，電容C4濾波，加在LM358的同相輸入端，與5mV的基準端比較，當漏電流較大，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，驅動9013，帶動蜂鳴器產生聲音告警信號。