手机锂电池电路 手机锂电池拆解

手机锂电池拆解

昨天闲着没有事，就把一块三星手机锂离子电池拆开了，也让大家了解一下，锂电池为什么那么容易爆炸？

这块笔记本电池也鼓包了，只是还不太严重！

现在我们使用的平板、手机、笔记本和充电宝里面很多使用的都是软包装的锂离子电池。这类软包的电池容量大，尺寸平整，容易安装，但是也有一个很大的缺点，就是容易受热鼓包。这也是无论是手机、还是平板或者笔记本如果不使用的时候，一定要放置在阴凉的地方，避免阳光直射或者暖气烘烤。如果你不注意这些，慢慢手机、平板或笔记本就会慢慢“怀孕”了，直到把机壳胀开为止。

这是一块三星手机的锂电池，表面的这种褶皱就是电池鼓包后，放气后留下来的。

软包装的锂电池就是在电芯外面套了一个密封的铝袋子，不像金属外壳的18650电池还安装有泄压阀或排气孔之类的。密封的软包装在内部压力增大时就会鼓包，再严重直接就在边缘处爆开了，强制排气泄压。

每一块锂电池都会有一块保护板，用来防止过充电和过放电，也防止短路过热。所以我们在使用锂电池时，一定要安装保护板。没有保护板的锂电池，很容易因为过压而产生过热，最后引起爆燃的。

这块保护板大概只有2MM宽

软包的锂电池使用铝包装密封袋。

拆除外包装的电池芯，是一层层圈起来的。

在打开锂电池的软包装时，要注意开窗换气，那种酸爽太难闻了。

锂电池是由一层铝箔涂了一层电解液再加了一层绝缘薄膜和同样处理的一层铜箔，一层一层的折叠在一起的。

整个电池完全打开，大概有一米多长。绝缘用的薄膜非常薄，如果破损或者针扎后，就是正负极直接短路。如果此时电池充满了电量，短路的结果就是直接爆燃。

铝箔和铜箔都分别焊接了电极，用来对外焊接供电。

锂电池在内部电量放完时，即使短路也不会燃烧的。只有充电满的锂电池在短路时才会迅速爆燃。在这里提个醒：

软包装的锂电池胀气后，应该可以用针在边缘扎一个洞，把里面的气体放出来，再把这个小洞用胶带粘起来，应该可以继续用的。当然因为电解液分解，容量肯定会减小的。

锂电池使用了非常薄的铝箔和铜箔，如果锂电池因为过热短路引起爆燃，铝箔也是可以燃烧的，所以锂电池的燃烧无法使用水灭火，只能等它燃烧殆尽。用水喷洒，只能给它降温，减少燃烧面积，防止周围物体被引燃。

有一点不明白，锂电池是由金属铝和铜组成的，为什么锂电池没有人回收呢？特别是两轮电动车，铅酸电池可以以旧换新，像48V20AH的四块铅酸电池，以旧换新大概300左右就可以拿下来了。而锂电池，扔吧怕着火，不安全。留着吧，也不安全。卖吧，也没有人收，真的不知道如何处理才是？

外置USB供电与内置锂电池供电自动切换电路，便携电子设备常用

▲ 本文要分析的电路

很多内置有锂电池的便携电子设备，比如手机，通常采用这样的供电方式：

下图电路就是实现上述的功能，它来自一款电子书阅读器（Kindle同类产品）：

这是已量产的电路，成熟稳定，实物电路板如下图所示，几个关键的元器件做了标注：

本文要讲解的是“外置USB供电与内置锂电池供电的自动切换电路”，所以先把上述电路中不相关的电路隐藏。

也就是隐藏锂电池充电管理、电源滤波等电路：

隐藏后变成这样：

这一下子，电路变得好简单，实现电源切换的功能，竟然只需要一个二极管、一个MOS管、一个电阻！

一、电路说明

将上述的“外置USB供电与内置锂电池供电自动切换电路”整理一下，弄好看点：

功能逻辑是这样的：

二、原理分析

假设VBUS的电压为5V，VBAT的电压为3.7V，下面开始分析。

1、当插着USB电源时：

VBUS通过肖特基二极管D9到达VOUT。

肖特基二极管的导通压降约为0.3V，USB电压VBUS = 5V，所以：

VOUT = 5V - 0.3V = 4.7V

由于VBAT为3.7V，MOS管Q4的s极为4.7V，g极为5V，由此可知：

Vgs = 5V - 4.7V = 0.3V > 0

所以MOS管处于不导通状态,同时其体二极管也是反向截止。

由于电阻R155的存在，会浪费一些功耗，流过R155的电流为：

5V / 10Kohm = 0.5mA

2、当拔掉USB电源时：

VBUS的电压会从5V开始往下降，电阻R155起到给VBUS放电的作用。

VBUS的电压需要快速下降，因为如果下降慢了，会导致MOS管Q4打开变慢，也就不能很快地切换为电池VBAT供电。

如下图，假设VBUS缓慢下降到4.9V，即MOS管Q4的g极为4.9V。电池电压VBAT通过MOS管Q4的体二极管后降低了约0.7V，变为3V，即MOS管的Vgs电压为：

4.9V - 3V = 1.9V > 0

MOS管仍然不导通，VOUT的供电没有完全切换为VBAT。

假设VBUS已经下降为1V，如下图。

则Vgs = 1V - 3V = -2V，MOS管已经逐渐打开。

最终，VBUS会降到0V，MOS管也会完全打开，VOUT切换为用VBAT供电，VOUT电压变为3.7V：

VBUS接的滤波电容会令其电压下降缓慢，如果发现VBUS的电压下降过慢，可以减小R155的阻值。但是这样会导致在插入USB电源时，流过R155的电流变大，增加了无谓的功耗。

所以R155的阻值不能过大也不能过小，需根据实际调试的效果来决定。

3、当重新插入USB电源时：

如下图，MOS管Q4的Vgs = 5V - 4.7V > 0，MOS管不导通，并且其体二极管也是反向偏置。

VOUT切换为用VBUS供电，Vout电压变为4.7V。

三、性能提升

在拔掉USB电源的瞬间，有没有可能MOS管Q4来不及打开，导致VBAT的电压没有及时切过来？

是有可能的。

MOS管Q4没有快速打开，VBAT供电不能及时续上来，会导致VOUT电压下降过多，VOUT的负载电路就可能工作异常。如果电路的负载较重，拉取的电流较大，尤其容易出现在供电电源切换时VOUT电压下降过多的问题。

怎么办呢？

该肖特基二极管D1的正向导通压降约为0.3V，比MOS管的体二极管要小。在MOS管完全打开之前，VBAT通过肖特基二极管D1对VOUT进行供电，可以缓解VOUT电压下降过多的问题。

这个方法非常实用，该电路与方法已经被申请了实用新型专利。其实很多再普通不过的电路都被申请了实用新型专利，尽管这些电路被大众长期使用在先，具体就不展开了。

四、应用案例

除了上述的电子书阅读器有应用之外，还有大量的产品使用了这个切换电路。

比如MicroPython领域著名的01Studio公司 ，其出品的多款开发板都有这个切换电路。

以其中的一款“pyWiFi-ESP32”举例，其电源部分的电路图如下：

其中，电源切换相关的电路在这里：

标注对应的实物图：

五、最后

关于电路的学习，希望大家，enjoy!

来源：电路啊

作者：LR梁锐

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