【導讀】鋰電池都有一個(gè)使用的安全電壓區間，最高和最低電壓一般被稱(chēng)為充放電終止電壓或截止電壓，當電池的實(shí)際工作電壓長(cháng)時(shí)間低于放電終止電壓或者長(cháng)時(shí)間高于充電終止電壓時(shí)，電池內部將發(fā)生不可逆轉的傷害，嚴重傷害電池，導致性能下降，俗稱(chēng)電池衰減，電池衰減的表現就是電池的內阻增大，容量下降等。
今天介紹一下常見(jiàn)的鋰電池保護電路的工作原理。
前言
舉一個(gè)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(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；
科學(xué)喝奶，規律喝奶，需要家長(cháng)的監督，那電池如何做到科學(xué)充電和放電呢？
鋰電池都有一個(gè)使用的安全電壓區間，最高和最低電壓一般被稱(chēng)為充放電終止電壓或截止電壓，當電池的實(shí)際工作電壓長(cháng)時(shí)間低于放電終止電壓或者長(cháng)時(shí)間高于充電終止電壓時(shí)，電池內部將發(fā)生不可逆轉的傷害，嚴重傷害電池，導致性能下降，俗稱(chēng)電池衰減，電池衰減的表現就是電池的內阻增大，容量下降等。
所以一般鋰離子電池內部會(huì )有一個(gè)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(lái)保護電池。
紅色框選部分為電池保護板
這個(gè)電路板根據組成電路不同，一般會(huì )有過(guò)放保護、過(guò)充保護、過(guò)流保護、短路保護以及控制IC失效之后的FUSE保護這幾種，下面會(huì )以一個(gè)常見(jiàn)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制IC、MOS管、電阻電容、保險絲FUSE等組成，如下圖所示。
常見(jiàn)的鋰電池保護板電路圖
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。
接著(zhù)根據上面這么電路，來(lái)看一下如下幾種保護的工作原理吧！
過(guò)充保護
電池充電時(shí)，電流（方向如箭頭所示）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)。
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。
過(guò)充保護解除條件（滿(mǎn)足其一即可）：
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
在電池包兩端加負載放電時(shí)，電流（方向如箭頭所示）與充電是相反的，如下圖所示。
電池放電時(shí)電流方向如箭頭所示
放電時(shí)，控制IC X1同樣會(huì )時(shí)刻監測第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當這個(gè)電壓小于等于過(guò)放截止電壓且達到過(guò)放電壓的延時(shí)時(shí)間，控制IC X1會(huì )通過(guò)第1腳關(guān)閉Q1，Q1被關(guān)閉之后，放電回路被切斷（Q1的體二極管D1是反向截止），這個(gè)時(shí)候，電池只能充電。
過(guò)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(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)流保護/短路保護
過(guò)流保護指的是過(guò)放電流的保護，一般的控制IC有過(guò)流保護和短路保護兩種，控制IC時(shí)刻監測VSS-VM之間的電壓值，當電壓值達到過(guò)流保護或者短路保護的閾值且滿(mǎn)足延時(shí)時(shí)間，控制IC會(huì )將MOS管Q1關(guān)閉，切斷放電回路。
電池放電時(shí)電流方向如箭頭所示
過(guò)電流保護解除的條件是：將輸出端負載拿掉，控制IC會(huì )自動(dòng)將Q1重新打開(kāi)。
過(guò)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(gè)值都與控制IC有關(guān)系，不同的IC，這兩個(gè)值不一樣。
短路保護電壓值指的是電流流經(jīng)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(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失效之后的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。
(來(lái)源：CSDN博客，博主：記得誠）
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