中心議題：

• 鋰電池過充電保護工作原理
• 鋰電池過放電保護
• 鋰電池過電流保護
• 鋰電池短路保護

電路具有過充電保護、過放電保護
、過電流保護與短路保護功能，其工作原理分析如下：

1  正常狀態

在正常狀態下電路中N1的“CO"與“DO"腳都輸出高電壓


，兩個MOSFET都處於導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電，由於MOSFET的導通阻抗很小
，通常小於30毫歐
，因此其導通電阻對電路的性能影響很小。 此狀態下保護電路的消耗電流為μA級，通常小於7μA。

2  過充電保護

鋰離子電池作為可充電池的一種
，要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程
，電壓會上升到4.2V（根據正極材料不同，有的電池要求恒壓值為4.1V）
，轉為恒壓充電，直至電流越來越小。 電池在被充電過程中，如果充電器電路失去控製，會使電池電壓超過4.2V後繼續恒流充電，此時電池電壓仍會繼續上升，當電池電壓被充電至超過4.3V時
，電池的化學副反應將加劇
，會導致電池損壞或出現安全問題。

在帶有保護電路的電池中，當控製IC檢測到電池電壓達到4.28V（該值由控製IC決定
，不同的IC有不同的值）時
，其“CO"腳將由高電壓轉變為零電壓，使V2由導通轉為關斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對電池進行充電，起到過充電保護作用。而此時由於V2自帶的體二極管VD2的存在，電池可以通過該二極管對外部負載進行放電。

在控製IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷V2信號之間，還有一段延時時間，該延時時間的長短由C3決定，通常設為1秒左右
，以避免因幹擾而造成誤判斷。

3  過放電保護

電池在對外部負載放電過程中
，其電壓會隨著放電過程逐漸降低，當電池電壓降至2.5V時，其容量已被完全放光，此時如果讓電池繼續對負載放電，將造成電池的永久性損壞。

在電池放電過程中，當控製IC檢測到電池電壓低於2.3V（該值由控製IC決定，不同的IC有不同的值）時

，其“DO"腳將由高電壓轉變為零電壓
，使V1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路

，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由於V1自帶的體二極管VD1的存在
，充電器可以通過該二極管對電池進行充電。

由於在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低，因此要求保護電路的消耗電流極小，此時控製IC會進入低功耗狀態，整個保護電路耗電會小於0.1μA。

在控製IC檢測到電池電壓低於2.3V至發出關斷V1信號之間
，也有一段延時時間

，該延時時間的長短由C3決定，通常設為100毫秒左右，以避免因幹擾而造成誤判斷。

4  過電流保護

由於鋰電池的化學特性，電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2C（C=電池容量/小時），當電池超過2C電流放電時，將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題。

電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯的2個MOSFET時
，由於MOSFET的導通阻抗，會在其兩端產生一個電壓
，該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個MOSFET導通阻抗，控製IC上的“V-"腳對該電壓值進行檢測，若負載因某種原因導致異常，使回路電流增大，當回路電流大到使U>0.1V（該值由控製IC決定，不同的IC有不同的值）時
，其“DO"腳將由高電壓轉變為零電壓，使V1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零
，起到過電流保護作用。

在控製IC檢測到過電流發生至發出關斷V1信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由C3決定
，通常為13毫秒左右，以避免因幹擾而造成誤判斷。

在上述控製過程中可知
，其過電流檢測值大小不僅取決於控製IC的控製值，還取決於MOSFET的導通阻抗，當MOSFET導通阻抗越大時
，對同樣的控製IC，其過電流保護值越小。

5  短路保護

電池在對負載放電過程中
，若回路電流大到使U>0.9V（該值由控製IC決定
，不同的IC有不同的值）時，控製IC則判斷為負載短路
，其“DO"腳將迅速由高電壓轉變為零電壓，使V1由導通轉為關斷，從而切斷放電回路，起到短路保護作用。短路保護的延時時間極短，通常小於7微秒。其工作原理與過電流保護類似
，隻是判斷方法不同
，保護延時時間也不一樣。

以(yi)上(shang)詳(xiang)細(xi)闡(chan)述(shu)了(le)單(dan)節(jie)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)

，多(duo)節(jie)串(chuan)聯(lian)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)保(bao)護(hu)原(yuan)理(li)與(yu)之(zhi)類(lei)似(si)，在(zai)此(ci)不(bu)再(zai)贅(zhui)述(shu)
，上(shang)麵(mian)電(dian)路(lu)中(zhong)所(suo)用(yong)的(de)控(kong)製(zhi)IC為日本理光公司的R5421係列
，在實際的電池保護電路中
，還有許多其它類型的控製IC，如日本精工的S-8241係列、日本MITSUMI的MM3061係列、台灣富晶的FS312和FS313係列、台灣類比科技的AAT8632係列等等，其工作原理大同小異，隻是在具體參數上有所差別
，有些控製IC為了節省外圍電路，將濾波電容和延時電容做到了芯片內部，其外圍電路可以很少
，如日本精工的S-8241係列。 除了控製IC外
，電路中還有一個重要元件
，就是MOSFET，它在電路中起著開關的作用，由於它直接串接在電池與外部負載之間，因此它的導通阻抗對電池的性能有影響
，當選用的MOSFET較好時，其導通阻抗很小，電池包的內阻就小，帶載能力也強，在放電時其消耗的電能也少。

suizhekejidefazhan
，bianxieshishebeidetijiyuezuoyuexiao，ersuizhezhezhongqushi，duililizidianchidebaohudianlutijideyaoqiuyeyuelaiyuexiao
，zaizheliangnianyichuxianlejiangkongzhiIC和MOSFET整合成一顆保護IC的產品，如DIALOG公司的DA7112係列，有的廠家甚至將整個保護電路封裝成一顆小尺寸的IC，如MITSUMI公司的產品。