锂电池保护电路原理图锂电池保护板的工作原理及过程（带图讲解）|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂电池保护板的工作原理及过程（带图讲解）

在前面几期的内容中我们说了锂电池保护板主要是一个集成电路板，是用来保护充电的。小蒲分别从保护板的分类、功能、组成几个单元做了讲解。跟着小蒲再来复习一下吧。

锂电池是由

电芯、保护板、PTC以及外壳组成的。

电池构造图

保护板按照控制方式分为

硬件板和软件板， 按照使用方式分为同口板和分口板。

锂电池保护板分类

保护板通常包括控制IC、PCB板、MOS开关、电容、电阻及辅助器件NTC、PTC、存储器等。

锂电池保护板组成

认识了保护板是由什么构成的，每个零部件分别起着什么作用，那么今天我们就一起来看看保护板是通过什么原理来工作的，这也是保护板中最重要的一节知识点。

保护板一般要求在-25℃～85℃时IC检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将C-MOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。

1.通常状态： IC通过监视每一串电池的电压及各串电芯间的电压差而控制MOS管；各串电压处于IC的预设区间时，MOS管处导通状态，可以自由的充电和放电。

2.过充电状态： 任何一个电池电压比过充检测电压高，这种状态保持在过充检测延迟时间以上的情况下，充电用MOS变为OFF, 而停止充电。这种状态称为过充电状态。过充电状态在满足下述的2个条件的一方的情况下被解除。所有电池电压都在过充解除电压以下；电池组在放电时候电池电压在过充解除电压以下。

3.过放电状态： 任何一个电池电压比过放检测电压低，这种状态保持在过放检测延迟时间以上的情况下，放电用MOS变为OFF,而停止放电。这种状态称为过放电状态。过放电状态的解除有以下2种条件，如果连接充电器，过放电滞后将被解除，当所有电池电压都在过放检测电压以上时，过放电状态将被解除。

4.过电流状态： 保护IC内置电流检测电压以及过电流检测延迟时间。放电电流比一定值大(B-和过流检测脚的电压差比过流检测电压大)的情况下，这种状态保持在过流检测延迟时间以上时，保护IC进入过电流状态。在过电流状态，放电用MOS变为OFF，而停止放电。

注：以上原理针对负极保护负极过流保护板，正极保护负极过流原理相同。

如果你也对锂电池感兴趣，欢迎留言交流和小蒲一起探讨哦~有关锂电池的问题，或者锂电池保护板的问题，可以与小蒲切磋一下，小蒲是专业做锂电池的，懂锂电池保护板的，一定懂锂电池！

锂电池过充电、过放电、过流及短路保护电路原理及电路图

下图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。该保护回路由两个MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能.

锂电池保护工作原理:

1、正常状态

在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。

此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。

2、过充电保护

锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。

电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。

在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。

在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

3、过放电保护

电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。

在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1 由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。

由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1μA。

在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

4、过电流保护

由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C(C=电池容量/小时)，当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。

电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值 U=I*RDS*2, RDS为单个MOSFET导通阻抗，控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使 U>0.1V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。

在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于MOSFET的导通阻抗，当MOSFET导通阻抗越大时，对同样的控制IC，其过电流保护值越小。

5、短路保护

电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U>0.9V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，控制IC则判断为负载短路，其“DO”脚将迅速由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短，通常小于7微秒。其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。