中心議題：

• 鋰離子電池的保護要點
• 多節鋰離子電路的保護側重點

解決方案：

• 過充電保護
• 過放電保護
• 過電流及短路保護

鋰離子電池是一種應用廣泛的可充電電池，它具有單體工作電壓高、體積小、重量輕、能量密度高、循環使用壽命長，可在較短時間內快速充足電以及允許放電溫度範圍寬等優點。此外
，鋰離子電池還有自放電電流小
、無記憶效應和無環境汙染等優點。其全球供貨量正在持續增加。根據市場調研公司的報告
，07全年鋰離子可充電電池的全球供貨量比上年增加了17%。而隨著鋰離子電池的使用麵的擴大，對鋰離子電池的充放電保護就顯得愈發重要。
　　
鋰離子電池的保護
　　
鋰離子電池供電設備的安全性是人們目前最為關注的問題，所以對其的保護就非常重要。鋰離子電池的保護主要包括過充電保護、過放電保護、過電流及短路保護等。
　　
1過充電保護
　　
當(dang)充(chong)電(dian)器(qi)對(dui)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)過(guo)充(chong)電(dian)時(shi)，為(wei)防(fang)止(zhi)因(yin)溫(wen)度(du)上(shang)升(sheng)所(suo)導(dao)致(zhi)的(de)內(nei)壓(ya)上(shang)升(sheng)

，需(xu)終(zhong)止(zhi)充(chong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)。為(wei)此(ci)
，保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)需(xu)監(jian)測(ce)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)，當(dang)其(qi)到(dao)達(da)電(dian)池(chi)過(guo)充(chong)電(dian)壓(ya)時(shi)，即(ji)激(ji)活(huo)過(guo)充(chong)電(dian)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)
，中(zhong)止(zhi)充(chong)電(dian)。
　　
2過放電保護
　　
為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)過(guo)放(fang)電(dian)狀(zhuang)態(tai)
，當(dang)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)低(di)於(yu)其(qi)過(guo)放(fang)電(dian)電(dian)壓(ya)檢(jian)測(ce)點(dian)時(shi)，即(ji)激(ji)活(huo)過(guo)放(fang)電(dian)保(bao)護(hu)，中(zhong)止(zhi)放(fang)電(dian)，並(bing)將(jiang)電(dian)池(chi)保(bao)持(chi)在(zai)低(di)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)的(de)待(dai)機(ji)模(mo)式(shi)。
　　
3過電流及短路保護
　　
當鋰離子電池的放電電流過大或短路情況產生時，保護器件將激活過電流保護功能。
　　
多節鋰離子電路的保護
　　
單體鋰離子電池的額定電壓為3.6V，bunengmanzugaodianyagongdianchanghedexuyao，yincijiuxuyaoduojielilizidianchichuanlianshiyong。weici，geyouguandianyuanguanlikongzhijichengdianlushengchanchangshangfenfentuichulezijideduojielilizidianchi（電池組）保護集成電路芯片，如精工技術有限公司（SII）的S-8204B(S-8204B隸屬於S-8204係列
，該係列的另一個產品是S-8204A。兩者的區別是S-8204A配合P溝道MOSFET工作，S-8204B則配合N溝道MOSFET工作)。這類產品的特點是監控3

、4節鋰離子電池的充放電狀態
，可實現過充、過放和過電流保護。
　　
以S-8204B為例，它能對各節鋰離子電池的電壓進行高精度檢測，具有3段過電流檢測功能，通過外接電容可設置過充電檢測延遲時間、過放電檢測延遲時間、放電過電流檢測延遲時間1和放電過電流檢測延遲時間2，還能通過SEL端子切換3/4節鋰離子電池串聯使用。不過，它最大的特點是可以級聯使用，下節將對S-8204B的這一功能進行詳細說明。
　　
保護芯片級聯
　　
上麵提到的電池保護芯片最多能保護4節鋰離子電池，然而很多應用都需要5～12節鋰離子電池串聯工作，比如電動工具、電動自行車和UPS，此時又如何解決呢？答案很簡單，就是同時使用多個鋰電池保護芯片。如圖1所示，兩個保護芯片串聯在一起，由2個N溝道MOSFET做控製開關，可以保護8節鋰離子電池，三個保護芯片串聯在一起，就保護了12節鋰離子電池。這種多保護芯片的串聯就是保護芯片的“級聯”。以S-8204B為例，兩個S-8204B聯合使用
，用2個N溝道MOSFET在低壓側端進行控製，這樣通過單顆IC可選3節和4節的功能就可以實現對6～8節串聯鋰離子電池的保護。如果是5節鋰離子電池串聯，則可以使用一個S-8204B與其他鋰離子電池保護芯片串聯，實現保護功能。這種多保護芯片的靈活組合
，可以完成對任意數目鋰離子電池的保護。


圖1多節鋰離子電池的級聯
　　[page]
下麵

，詳細介紹一下保護芯片級聯的具體工作情況。還是以S-8204B為例，其CTLC端子可由芯片外部控製COP端子的輸出電壓

、而CTLD端子則可由芯片外部控製DOP端子的輸出電壓。通過CTLC端子以及CTLD端子可以分別單獨控製COP端子與DOP端子的輸出電壓。並且，這些控製功能優先於芯片內部的電池充放電保護功能。如果8節電池中的某一節電池發生過充，與該電池相連接的S-8204B的COP端子輸出電壓會發生變化，該電壓變化會傳遞到與其相連接的另一個S-8204B的CTLC端子，使得另一個S-8204B的COP端子輸出電壓也發生變化，從而控製充電控製用MOSFET關斷
，實現鋰離子電池的過充電保護。

如果8節電池中的某一節電池發生過放電時，則由與該電池相連接的S-8204B的DOP端子向另一個S-8204B芯片的CTLD端子發出過放信號，改變其DOP端子的狀態，最終使得放電控製用MOSFET關斷，結束放電。圖2給出了采用兩個S-8204B實現過充電保護的電路工作原理圖（在N溝道MOSFET控製情況下），圖3是過放電保護工作原理圖。


圖2鋰離子電池過充電時的保護電路工作原理圖

圖3鋰離子電池過放電時的保護電路工作原理圖
　　
充放電時的溫度控製
　　
另外，對充放電過程的溫度控製也是許多設計者需要考慮的。在高溫的時候對鋰離子電池充放電，會有爆炸的危險；在低溫的時候充放電，會對電芯造成損害。在上麵的方案中，在S-8204B的CTLC端子外接一溫度控製開關（如S-5841）
，在鋰離子電池充電過程中溫度過高時，溫控開關的控製信號通過CTLC端子送給COP


，強行結束鋰離子電池的充電過程。同樣，在CTLD端子外接溫度控製開關，則能對放電過程進行溫度保護。
　　
市場上還有單芯片的多節鋰電池充電保護解決方案
，像Intersil公司的ISL9208，就可以實現對7節鋰離子電池的充電保護。對比多芯片串聯的方案，單芯片解決方案的優點是電路簡單、比較容易實現較好的電氣性能，不過能監控的電池數量有限
，且價格較貴。采用多芯片的級聯方式
，如S-8204係列，則不存在這種數量上的限製
，其電路構成靈活成本也不高，但缺點是外圍電路相對複雜，對外圍元件的匹配程度要求較高。
　　
不過
，隨著技術的進步，相信這兩種方案終會找到一個契合點。