【導讀】鋰電池保護板是對串聯(lián)鋰電池組的充放電保護；在充滿(mǎn)電時(shí)能保證各單體電池之間的電壓差異小于設定值（一般±20mV），實(shí)現電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯(lián)充電方式下的充電效果；同時(shí)檢測電池組中各個(gè)單體電池的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路、過(guò)溫狀態(tài)，保護并延長(cháng)電池使用壽命；欠壓保護使每一單節電池在放電使用時(shí)避免電池因過(guò)放電而損壞。
前言
有人將電池的充放電就像孩子喝母乳一樣，十分形象：
1，如果一直讓孩子喝，家長(cháng)不加以控制，那么這個(gè)奶可能會(huì )被喝光，類(lèi)似電池過(guò)放；
2，如果家長(cháng)一直不給孩子喝奶，這個(gè)奶就會(huì )積攢越來(lái)越多，類(lèi)似電池過(guò)充；
3，如果孩子喝奶喝的急，容易嗆奶，類(lèi)似電池的過(guò)電流保護；
對于鋰電池，如果不能夠科學(xué)喂奶、喝奶，除了可能降低電池使用壽命，有時(shí)可能會(huì )造成電池爆燃、爆炸等危險場(chǎng)景。那么如何控制這種情況發(fā)生呢？
通常情況下，在鋰電池內部都會(huì )有一個(gè)專(zhuān)用的保護PCB板，與電池單元封裝在一起。在它的保護下，可以控制鋰電池的輸出電壓在一個(gè)安全電壓區間，即電池的充放電終止電壓和截止電壓。
如果電池的工作電壓超出安全范圍，就有可能在電池內部發(fā)生不可逆轉的傷害，導致電池衰減，體現在電池的內阻增加，容量下降。
帶有電池保護板的鋰電池
鋰電池保護板
在鋰電池保護板上通常集成有控制IC、MOS管、電阻電容、保險絲FUSE等組成，如下圖所示。
常見(jiàn)到的鋰電池保護板電路圖
圖中的兩個(gè)N溝道MOS管分別控制充電和放電的通斷。并聯(lián)的二極管是MOS管的寄生二極管。
在對外界口中，TH為溫度檢測，內部是一個(gè)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，并不是所有鋰電池都有的。
過(guò)充保護
當電池充電時(shí)，電流從電池包的正極流入，經(jīng)過(guò)FUSE后從負極流出，最下方的兩個(gè)MOS管均是導通狀態(tài)。如下圖紅色箭頭所示方向：
電池充電時(shí)電流方向如箭頭所示
充電時(shí)，控制IC X1會(huì )時(shí)刻監測第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當這個(gè)電壓大于等于過(guò)充截止電壓且滿(mǎn)足過(guò)充電壓的延時(shí)時(shí)間時(shí)，X1會(huì )通過(guò)控制第3腳來(lái)關(guān)閉MOS管Q2，Q2被關(guān)閉之后，充電回路被切斷（Q2的體二極管D2也是反向截止的），這個(gè)時(shí)候，電池只能放電。
當下面兩個(gè)條件滿(mǎn)足其一時(shí)，便可以解除充電保護：：1，電芯兩端的電壓下降到保護IC的過(guò)充恢復電壓。2，在電池包得輸出端加負載放電，放電到電壓小于過(guò)充保護電壓。
過(guò)放保護
電池兩端向負載輸出電流時(shí)，電流按照下圖的紅色箭頭流動(dòng)。
電池放電時(shí)電流方向如箭頭所示
放電池，控制芯片IC X1將會(huì )通過(guò)第5管腳檢測C1上的電壓。當這個(gè)電壓小于放電截止電壓后并持續一段時(shí)間，控制IC將會(huì )通過(guò)DO管腳控制Q1截止，此時(shí)放電回路被切斷。
當下面條件滿(mǎn)足時(shí)，IC X1接觸過(guò)放保護：拿掉負載，給電池包充電，當VM-VDD之間的電壓達到過(guò)放恢復電壓值時(shí)，控制IC X1會(huì )重新打開(kāi)MOS管Q1。
過(guò)流/短路保護
過(guò)流保護則是通過(guò)IC X1第2管腳（VM）檢測流經(jīng)控制MOS管電壓。如果該電壓過(guò)大并持續一定時(shí)間，控制IC將會(huì )關(guān)閉Q1，斷開(kāi)放電回路。將輸出端負載拿掉，控制IC會(huì )自動(dòng)將Q1重新打開(kāi)。
保護電流為21A鋰電池保護板
過(guò)流保護電壓VM常常在0.1 ~ 0.2V，這個(gè)數值與IC的型號有關(guān)。
過(guò)流保護數值除了與VM有關(guān)之外，也和Q1,Q2兩個(gè)MOS管的導通電阻有關(guān)系。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(guò)電流值為0.15V的控制IC，那過(guò)流保護的電流應為：0.15V/（0.02*2）=3.75A。
控制IC失效時(shí)FUSE保護
有的保護板里面會(huì )加上保險絲，在控制IC失效之后，起到一個(gè)二級保護作用，避免更壞的結果，當然也會(huì )增加成本。
保護電流為100A鋰電池保護板
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