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鋰電池保護電路的工作原理

發布時間：2020-11-27 責任編輯：lina

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今天介紹一下常見的鋰電池保護電路的工作原理。

前言

舉一個不恰當的例子，電池的充放電就像孩子喝母乳一樣。

1，如果一直讓孩子喝，家長不加以控製，那麼這個奶可能會被喝光，類似電池過放；

2，如果家長一直不給孩子喝奶，這個奶就會積攢越來越多，類似電池過充；

3，如果孩子喝奶喝的急，容易嗆奶，類似電池的過電流保護；

科學喝奶，規律喝奶，需要家長的監督，那電池如何做到科學充電和放電呢？

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所以一般鋰離子電池內部會有一個小的PCB板，和電池封裝在一起，如下圖所示，主要作用就是用來保護電池。

鋰電池保護電路的工作原理

紅色框選部分為電池保護板

這個電路板根據組成電路不同，一般會有過放保護、過充保護、過流保護、短路保護以及控製IC失效之後的FUSE保護這幾種，下麵會以一個常見的電路，講解這幾種保護的工作原理。

鋰電池保護板組成

一般的鋰電池保護板由控製IC、MOS管、電阻電容、保險絲FUSE等組成，如下圖所示。

鋰電池保護電路的工作原理

常見的鋰電池保護板電路圖

TH為溫度檢測，內部是一個10K NTC接到電池負極；ID是電池在位檢測，一般是47K/10K電阻接到電阻負極，有的是0R電阻；TH和ID均是選配，並不是所有鋰電池都有的。

接著根據上麵這麼電路，來看一下如下幾種保護的工作原理吧！

過充保護

電池充電時，電流（方向如箭頭所示）從電池包的正極流入，經過FUSE後從負極流出，最下方的兩個MOS管均是導通狀態。

鋰電池保護電路的工作原理

電池充電時電流方向如箭頭所示

充電時，控製IC X1會時刻監測第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當這個電壓大於等於過充截止電壓且滿足過充電壓的延時時間時，X1會通過控製第3腳來關閉MOS管Q2，Q2被關閉之後，充電回路被切斷（Q2的體二極管D2也是反向截止的），這個時候，電池隻能放電。

過充保護解除條件（滿足其一即可）：

1，電芯兩端的電壓下降到保護IC的過充恢複電壓。

2，在電池包得輸出端加負載放電，放電到電壓小於過充保護電壓。

過放保護

在電池包兩端加負載放電時，電流（方向如箭頭所示）與充電是相反的，如下圖所示。

鋰電池保護電路的工作原理

電池放電時電流方向如箭頭所示

放電時，控製IC X1同樣會時刻監測第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當這個電壓小於等於過放截止電壓且達到過放電壓的延時時間，控製IC X1會通過第1腳關閉Q1，Q1被關閉之後，放電回路被切斷（Q1的體二極管D1是反向截止），這個時候，電池隻能充電。

過放保護解除條件：拿掉負載，給電池包充電，當VM-VDD之間的電壓達到過放恢複電壓值時，控製IC X1會重新打開MOS管Q1。

過流保護/短路保護

過流保護指的是過放電流的保護，一般的控製IC有過流保護和短路保護兩種，控製IC時刻監測VSS-VM之間的電壓值，當電壓值達到過流保護或者短路保護的閾值且滿足延時時間，控製IC會將MOS管Q1關閉，切斷放電回路。

鋰電池保護電路的工作原理

電池放電時電流方向如箭頭所示

過電流保護解除的條件是：將輸出端負載拿掉，控製IC會自動將Q1重新打開。

過流保護的電壓值一般是0.1~0.2V，短路保護檢測的電壓值一般是0.9V~2V，這兩個值都與控製IC有關係，不同的IC，這兩個值不一樣。

短路保護電壓值指的是電流流經Q1和Q2上的導通壓降，即可以得出，如果MOS管的導通內阻越大，保護電流值就越小。如：內阻為20mΩ的MOS管，選用的過電流值為0.15V的控製IC，那過流保護的電流應為：0.15V/（0.02*2）=3.75A。

控製IC失效之後的FUSE保護

有的保護板裏麵會加上保險絲，在控製IC失效之後，起到一個二級保護作用，避免更壞的結果，當然也會增加成本。

(來源：CSDN博客，博主：記得誠）

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