锂电池过压保护电子电路过流保护，过压保护，过热保护，空载保护，短路保护|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

电子电路过流保护、过压保护、过热保护、空载保护、短路保护

鉴于电源电路存在一些不稳定因素，而设计用来防止此类不稳定因素影响电路效果的回路称作保护电路。在各类电子产品中，保护电路比比皆是，例如：过流保护、过压保护、过热保护、空载保护、短路保护等等，以下是一些常见的保护电路。

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一、电机过热保护电路

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生产中所用的自动车床、电热烘箱、球磨机等连续运转的机电设备，以及其它无人值守的设备，因为电机过热或温控器失灵造成的事故时有发生，需要采取相应的保安措施。PTC热敏电阻过热保护电路能够方便、有效地预防上述事故的发生。

下图是以电机过热保护为例，由PTC热敏电阻和施密特电路构成的控制电路。图中，RT1、RT2、RT3为三只特性一致的阶跃型PTC热敏电阻器，它们分别埋设在电机定子的绕组里。正常情况下，PTC热敏电阻器处于常温状态，它们的总电阻值小于1KΩ。此时，V1截止，V2导通，继电器K得电吸合常开触点，电机由市电供电运转。

当电机因故障局部过热时，只要有一只PTC热敏电阻受热超过预设温度时，其阻值就会超过10KΩ以上。于是V1导通、V2截止，VD2显示红色报警，K失电释放，电机停止运转，达到保护目的。

PTC热敏电阻的选型取决于电机的绝缘等级。通常按比电机绝缘等级相对应的极限温度低40℃左右的范围选择PTC热敏电阻的居里温度。例如，对于B1级绝缘的电机，其极限温度为130℃，应当选居里温度90℃的PTC热敏电阻。

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二、逆变电源中的保护电路

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逆变器经常需要进行电流转换,如果电路中的电流超出限定范围，将对电路和关键器件造成很大伤害，因此保护电路在逆变电源中就显得尤为重要。

1，防反接保护电路

如果逆变器没有防反接电路，在输入电池接反的情况下往往会造成灾难性的后果，轻则烧毁保险丝，重则烧毁大部分电路。在逆变器中防反接保护电路主要有三种：反并肖特基二极管组成的防反接保护电路，如下图所示。

由图1可以看出，当电池接反时，肖特基二极管D导通，F被烧毁。如果后面是推挽结构的主变换电路，两推挽开关MOS管的寄生二极管的也相当于和D并联，但压降比肖特基大得多，耐瞬间电流的冲击能力也低于肖特基二极管D，这样就避免了大电流通过MOS管的寄生二极管，从而保护了两推挽开关MOS管。

这种防反接保护电路结构简单，不会影响效率，但保护后会烧毁保险丝F，需要重新更换才能恢复正常工作。

采用继电器的防反接保护电路，基本电路如下：

由图中可以看出，如果电池接反，D反偏，继电器K的线圈没有电流通过，触点不能吸合，逆变器供电被切断。这种防反接保护电路效果比较好，不会烧毁保险丝F，但体积比较大，继电器的触点的寿命有限。

采用MOS管的防反接保护电路，基本电路如下所示：

图中D为防反接MOS的寄生二极管，便于分析原理画出来了。当电池极性未接反时，D正偏导通，Q的GS极由电池正极经过F、R1、D回到电池负极得到正偏而导通。Q导通后的压降比D的压降小得多，所以Q导通后会使D得不到足够的正向电压而截至;

当电池极性接反时，D会由于反偏而截至，Q也会由于GS反偏而截至，逆变器不能启动。这种防反接保护电路由于没有采用机械触点开关而具有比较长的使用寿命，也不会像反并肖特基二极管组成的防反接保护电路那样烧毁保险丝F.因而得到广泛应用，缺点是MOS导通时具有一定的损耗。足够畅通无阻地通过比较大的电流还保持比较低的损耗。

2，电池欠压保护

为了防止电池过度放电而损坏电池，我们需要让电池在电压放电到一定电压的时候逆变器停止工作，需要指出的一点是，电池欠压保护太灵敏的话会在启动冲击性负载时保护。这样逆变器就难以起动这类负载了，尤其在电池电量不是很充足的情况下。请看下面的电池欠压保护电路。

可以看出这个电路由于加入了D1、C1能够使电池取样电压快速建立，延时保护。

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三、锂电池充电保护电路

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锂电池过充，过放电都会影响电池的寿命。在设计时，要注意锂电池的充电电压，充电电流。然后选取合适的充电芯片。注意要防止锂电池的过充，过放，短路保护等问题。同时，设计完成后要经过大量的测试。

1，锂电池充电电路的设计

这里选择了芯片TP4056为例子。根据所接电阻不同可以控制充电最大电流。可以设计充电指示灯，可以设计充电温度即多少到多少度之间进行充电。

2，充电保护电路

选择芯片DW01 和GTT8205的组合，可以做到短路保护，过充过放电的保护。

OVP过压保护芯片是如何保护后级电路安全的？

OVP 过压保护 IC：为了保护后级电路，平芯微早早推出了系列 OVP 过压保护芯片产品，很多客户对于 OVP 过压保护芯片的功能和使用仍然存在一些误解。这次我们平芯微就针对 OVP 过压保护芯片功能使用做详细的描述和介绍。

首先我们需要先看下芯片规格书的描述（如下图），有一定了解后，我们再往下给大家讲解。

下图是我们手绘的输入电压 VIN 和输出电压 VOUT 和过压阈值 OVP 三者的关系和芯片内部框图。

1，当输入电压 VIN 是 5V 时，输出电压 VOUT 也是 5V；2，当输入电压 VIN 是 9V 时，输出电压 VOUT 也是 0V；3，当输入电压从 5V 提高到 9V 时，电压在 uS 时间下看是斜坡形上升的（需用示波器查看），由于 OVP 过压保护芯片的目的是保护后级电路的安全，不受高压的危险，导致损坏后级电路，所以要求 OVP 过压保护芯片需要要过快的响应时间，平芯微的以下 4 款 OVP 过压保护产品，都具有极快的 OVP 响应时间 0.05uS，在 OVP 阈值达到时，快速关闭芯片内置 MOS，使得无输出电压，保护后级电路。PW2605 (输入耐压 36V， SOT23-3 封装， OVP 阈值 6.1V， 1A 电流，内阻 350mΩ)；PW2606B(输入耐压 40V， SOT23-6 封装， OVP 阈值 6.1V， 1A 电流，内阻 350mΩ)；PW2606(输入耐压 40V， SOT23-6 封装， OVP 阈值 6.1V， 2A 电流，内阻 100mΩ)；PW2609A(输入耐压 40V， SOT23-6 封装， OVP 阈值可调， 3A 电流，内阻 35mΩ)；

OVP 过压保护芯片选型时的其他主要参数：

1，内置 MOS 的内阻阻抗[ 电压压差 ] 根据欧姆定律： R（内阻） x I（电流） =V（压差），内阻越高时，输入电压和输出电压的压差也越高。[ 芯片温度 ] 内阻越高时，芯片发热量也提高。[ 电流大小 ] 内阻越低时，可以通过更高的电流，如 PW2609A 可做 3A 应用， PW2606 是 2A，PW2606B/PW2605 是 1A，须知大部分 OVP 过压保护芯片无限流功能，如需再增加限流功能，除了成本增加外，电路也增加，平芯微也有系列带 OVP 过压保护和可调限流功能的系列产品，如：PW1515， PW1555， PW1558。

2，输入端耐压由于电源的特性，输入上电瞬间会产生尖峰电压，所以需要芯片输入端有足够的耐压。PW2605/PW2606B.PW2606/PW2609A 输入耐压都在 40V 左右，可以抗住 12V 的输入尖峰测试，当输入 20V 尖峰测试时，在输入端加个电解电容做吸收，使得尖峰电压在 30V 以下，远低于我们芯片耐压，保证安全性。如：面对后级电路的耐压是 15V 时，如果电路中因为高度限制没加电解电容时，输入 12V 时，由于电源的特性输入上电瞬间，会产生尖峰电压，瞬间的尖峰电压可能会达到 16V,18V 等等，超过耐压 15V，造成损坏。也可以加 PW2609A 起到过压保护作用。如：快充充电器，市面上快充充电器产品质量的参差不齐，也需要平芯微的过压保护芯片提高安全性和质量可靠性。如： TWS 耳机，电子烟这种靠近人头部使用产品，更需要平芯微的过压保护芯片提高安全性和质量可靠性。

在过压保护芯片产品使用中，很多使用在锂电池充电芯片前面做保护左右，为了节省 PCB 设计和成本。平芯微也有多款集成了 OVP 过压保护的锂电池充电芯片：PW4056HH， SOP8 封装 4056 脚位，双 LED 灯， 1A 充电， OVP 阈值 6.8V，输入耐压 28V；PW4057H， SOT23-6 封装 4057 脚位，双 LED 灯， 0.8A 充电， OVP 阈值 6.8V，输入耐压 28V；PW4054H， SOT23-5 封装 4054 脚位，单 LED 灯， 0.5A 充电， OVP 阈值 6.8V，输入耐压 28V。在面对锂电池放电时，如遇到大功率放电突然断开时，也会产生异常尖峰高压，平芯微针对以上三款新品，对于 BAT 电池端引脚耐压从普遍 6V 设计，提高了 3 倍以上，采用了 20V 耐压，提高质量可靠性。

其他相关锂电池充电芯片可参考下图。