关于锂蓄电池保护电路的特点以及它的工作原理解析

人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力，各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力，其实很多人并不会去了解电子产品的组成，比如锂蓄电池保护电路。锂电池都有一个使用的安全电压区间，最高和最低电压一般被称为充放电终止电压或截止电压，当电池的实际工作电压长时间低于放电终止电压或者长时间高于充电终止电压时，电池内部将发生不可逆转的伤害，严重伤害电池，导致性能下降，俗称电池衰减，电池衰减的表现就是电池的内阻增大，容量下降等。 所以一般锂离子电池内部会有一个小的PCB板，和电池封装在一起，主要作用就是用来保护电池。

锂蓄电池保护电路工作原理

锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC来完成。 保护板由电子元件组成。 可在-40℃～+85℃环境下准确监测电芯电压和充放电电路电流，及时控制电流回路的通断; PTC的重要目的是在高温环境中起到保护作用，防止电池燃烧、爆炸等恶性事故。

保护电路通常由控制IC、MOs开关管、熔断器、电阻、电容等元件组成，如图2所示。一般情况下，控制IC输出信号控制MOs开关管导通，使 电池与外电路相连。 当电芯电压或回路电流超过规定值时，立即控制MOS管关断，保护电芯。 安全。

1、正常状态

正常状态下，电路中N1的CO和DO引脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，锂电池可以自由充放电。 由于MOSFET的导通电阻很小，通常小于30毫欧，所以其导通电阻对电路性能影响不大。 在这种状态下，保护电路的电流消耗为μA，通常小于7μA。

2、过充电保护

锂电池所需的充电方式为恒流/恒压。在充电初期，是恒流充电。随着充电过程，电压会上升到4.2V(取决于正极材料，有些电池需要4.1V的恒压值)，切换到恒压充电，直到电流越来越小。

电池在充电时，如果充电器电路失控，电池电压超过4.2V后会继续恒流充电。这时，电池电压会继续上升。当电池电压充电到4.3V以上时，会加剧电池的化学副反应，从而造成电池损坏或安全问题。

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时，其CO脚会由高电压变为零电压，将V2由导通变为截止，从而切断充电电路，给充电器充电锂电池不能再充电，用于过充保护。此时，由于V2的体二极管VD2的存在，电池可以通过二极管对外部负载放电。控制IC检测到电池电压超过4.28V和V2信号关闭之间有一个延迟时间。延迟时间的长短由C3决定，通常设置为1秒左右，以防止干扰引起的错误判断。

3、过放电保护

锂电池在向外部负载放电的过程中，其电压会随着放电过程而逐渐降低。当电池电压下降到 2.5V 时，其容量已经完全放电。这时，如果电池继续给负载放电，就会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IC有不同的值)时，其DO引脚会由高电压变为零电压，从而使 V1 从导通状态切换。开启即关闭，即切断放电电路，使电池不能再对负载放电，起到过放电保护的作用。这时，由于V1自身的体二极管VD1的存在，充电器可以通过这个二极管给电池充电。

由于在过放保护状态下无法降低电池电压，因此要求保护电路的电流消耗极小。此时控制IC将进入低功耗状态，整个保护电路的功耗将小于0.1μA。控制IC检测到锂电池电压低于2.3V到V1信号关闭之间也有一个延迟时间。延迟时间的长短由C3决定，通常设置为100毫秒左右，以防止干扰误判。

本文只能带领大家对锂蓄电池保护电路有了初步的了解，对大家入门会有一定的帮助，同时需要不断总结，这样才能提高专业技能，也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。