锂电池保护电路原理分析
深入剖析锂电池保护电路工作原理
深入剖析锂电池保护电路工作原理1. 锂离子电池介绍锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
锂离子电池电压范围2.8V~4.2V，典型电压3.7V，低于2.8V或者高于4.2V，电池都会有损坏风险。
2. 1C和0.1C的概念电池容量的单位是mAh，C指的是电池充放电的倍率，比如一个2000mAh的电池，以1C放电指的是放电电流大小为2000mA，0.1C为200mA，充电也是同样的道理。
3. 锂离子电池的优缺点锂离子电池的主要优点：锂离子电池电压高，能量密度高；循环寿命长，一般可循环500，甚至达到1000次以上；自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右；可快速充电，1C充电时容量可以达到标称的80%；工作温度范围宽，一般为-25~45°C，后面有望突破-40-70°C；没有Ni-Cd、Ni-Mh一样的记忆效应，在充电前不必将剩余电量用完；相比较Ni-Cd、Ni-Mh来说环保无污染（不含镉，汞等重金属）；锂离子电池的主要缺点：成本高；需要加保护电路板，包括过充和过放保护；不能大电流放电，一般放电电流在0.5C以下，过大的电流导致电池内部发热；安全性差，容易爆炸、起火。
4. 锂电池和锂离子电池的区别锂电池和锂离子电池是两个不同的概念，主要有如下的区别：锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂；锂离子电池是以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子；锂电池也称一次锂电池，可以连续放电，也可以间歇放电，一旦电能耗尽便不能再用，不能进行充电；锂离子电池也称二次锂电池，可以充放电；5. 锂离子电池充电模式锂离子电池理想充电模式被称为CC CV模式，即恒流恒压模式。
电池保护板原理详解
锂电池电路保护板详解1.锂电池电路保护板典型电路2.保护板的核心器件：U1 和 U2A/U2B。
U1是保护IC，它由精确的比较器来获得可靠的保护参数。
U2A和U2B是MOS管，串在主充放电回路，担当高速开关，执行保护动作。
3.B1的正负极接电芯的正负极；P+,P-分别接电池输出接口的正负极。
4.R3是NTC电阻，配合用电器件的MCU产生保护动作（检测电池温度）。
R4是固定阻值电阻，做电池识别。
5.放电路径：B1+ ----- P+ ------ P- ------B1-6.充电路径：P+ ------- B1+ ------ B1- ------ P-7.DO是放电保护执行端，CO 是充电保护执行端。
8.充电保护：当电池被充电，电压超过设定值VC（4.25V-4.35V，具体过充保护电压取决于保护IC）时，CO变为低电平，U2B截止（箭头向内是N-MOS，VG大于VS导通），充电截止。
当电池电压回落到VCR（3.8V-4V，具体由IC决定），CO变为高电平，U2B导通，充电继续。
VCR必须小于VC一个定值，以防止频繁跳变。
9.过充保护的时候，即电池充满电的时候，U2B MOS截止了，手机是不是就关机了呢？答案是肯定没有，不然的话手机开机插着充电器充电，充满电就会自动关机了。
现在的MOS管生产工艺决定了，生产的时候都会形成一个寄生二极管（也叫体二极管，不用担心体二极管的耐流值，电池厂都替你考虑了，放电是没问题的）MOS管标准的画法如上图。
充电保护的时候，B-到P-处于断开状态，停止充电。
但U2B的体二极管的方向与放电回路的电流方向相同，所以仍可对外负载放电。
当电芯两端电压低于4.3V时，U2B将退出充电保护状态，U2B重新导通，即B-与P-又重新接上，电芯又能进行正常的充放电。
10.过放保护：当电池因放电而降低至设定值VD（2.3-2.5V），DO变为低电平，U2A截止，放电停止。
P-到B-处于断开状态。
锂电池保护ic电路工作原理
锂电池保护ic电路工作原理锂电池保护IC是一种用于锂电池组的电池管理系统的关键元件。
它的主要功能是监测和保护锂电池组的电压、电流和温度，以确保锂电池组的安全运行。
本文将从锂电池保护IC的工作原理、结构和应用等方面进行描述。
一、锂电池保护IC的工作原理锂电池保护IC是通过监测锂电池组的电压、电流和温度等参数来实现对锂电池组的保护。
它通过内部的比较器对这些参数进行比较和判断，当锂电池组的状态异常时，锂电池保护IC会采取相应的保护措施，以防止电池的过充、过放、过流和过温等情况的发生。
锂电池保护IC通常由电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路和保护控制电路等部分组成。
其中，电压检测电路用于监测锂电池组的电压，当电压超过预设的上限或下限时，锂电池保护IC会发出保护信号，从而切断电池与外部电路的连接，以防止电池的过充或过放。
电流检测电路用于监测锂电池组的充放电电流，当电流超过预设的上限时，锂电池保护IC会采取相应的措施，如切断电池与外部电路的连接，以防止电池的过流。
温度检测电路用于监测锂电池组的温度，当温度超过预设的上限时，锂电池保护IC会采取相应的措施，如切断电池与外部电路的连接，以防止电池的过温。
保护控制电路是锂电池保护IC的核心部分，它通过对上述检测电路的监测结果进行比较和判断，确定是否需要采取相应的保护措施。
当锂电池组的状态异常时，保护控制电路会发出保护信号，从而触发保护措施的执行。
二、锂电池保护IC的结构锂电池保护IC通常由芯片、封装和引脚等部分组成。
芯片是锂电池保护IC的核心部分，它集成了电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路和保护控制电路等功能。
封装是将芯片封装在外部保护壳中，以保护芯片的安全和稳定工作。
引脚是芯片与外部电路之间的连接接口，通过引脚可以实现芯片与外部电路的通信和控制。
锂电池保护IC的结构设计主要考虑芯片的功能、尺寸和功耗等因素。
在实际应用中，锂电池保护IC的尺寸通常很小，以适应电子产品的小型化和轻便化的需求。
3.7v锂电池充放电保护电路
3.7v锂电池充放电保护电路3.7V锂电池充放电保护电路是一个重要的电子电路，主要用于保护锂电池在充放电过程中的安全使用。
这种电路可以防止电池过度充电、过度放电和短路等情况，从而延长电池的使用寿命和防止电池热失控导致的安全问题。
一、电路组成3.7V锂电池充放电保护电路主要由锂电池、充电电路、放电电路和保护电路四部分组成。
其中，保护电路是核心部分，它由充电保护芯片、放电保护芯片和电压检测芯片等组成。
二、工作原理1.充电工作原理：当锂电池连接到充电电路时，充电保护芯片会检测电池的电压和电流。
如果电池电压或电流超过设定值，充电保护芯片会自动切断充电电路，以避免电池过度充电。
同时，电压检测芯片会检测电池的电压，当电池电压达到设定值时，充电保护芯片会自动关闭充电电路，以避免电池过充。
2.放电工作原理：当锂电池需要放电时，放电保护芯片会检测电池的电压和电流。
如果电池电压或电流超过设定值，放电保护芯片会自动切断放电电路，以避免电池过度放电。
同时，电压检测芯片会检测电池的电压，当电池电压低于设定值时，放电保护芯片会自动关闭放电电路，以避免电池过放。
3.短路保护：如果锂电池发生短路，电流会迅速增加，这时，放电保护芯片会自动切断放电电路，以避免电流过大损坏电池。
同时，充电保护芯片也会自动关闭充电电路，以避免电池过充而损坏。
三、电路特点1.具有充电、放电和短路保护功能：该电路具有全面的保护功能，可以有效地防止锂电池在充放电过程中出现过度充电、过度放电和短路等问题。
2.高精度控制：该电路采用先进的控制技术，可以实现对电池电压和电流的高精度检测和控制，确保电池在安全范围内使用。
3.可靠性高：该电路采用高品质的电子元件和先进的生产工艺，具有高可靠性和长寿命等特点，可以满足各种应用场景的需求。
4.体积小、重量轻：该电路体积小、重量轻，方便携带和使用，适用于各种移动设备和其他小型电子产品中。
5.安全可靠：该电路采用多重保护机制，确保电池在任何情况下都不会出现过充、过放和短路等现象，从而保证了电池的安全可靠。
锂电池过充电-过放-短路保护电路详解
该电路主要由锂电池保护专用集成电路ＤＷ０１,充、放电控制ＭＯＳＦＥＴ１(内含两只Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ)等部分组成,单体锂电池接在Ｂ＋和Ｂ－之间,电池组从Ｐ＋和Ｐ－输出电压。
充电时,充电器输出电压接在Ｐ＋和Ｐ－之间,电流从Ｐ＋到单体电池的Ｂ＋和Ｂ－,再经过充电控制ＭＯＳＦＥＴ到Ｐ－。
在充电过程中,当单体电池的电压超过４．３５Ｖ时,专用集成电路ＤＷ０１的ＯＣ脚输出信号使充电控制ＭＯＳＦＥＴ关断,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充电而损坏。
放电过程中,当单体电池的电压降到２．３０Ｖ时,ＤＷ０１的ＯＤ脚输出信号使放电控制ＭＯＳＦＥＴ关断,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放电而损坏,ＤＷ０１的ＣＳ脚为电流检测脚,输出短路时,充放电控制ＭＯＳＦＥＴ的导通压降剧增,ＣＳ脚电压迅速升高,ＤＷ０１输出信号使充放电控制ＭＯＳＦＥＴ迅速关断,从而实现过电流或短路保护。
二次锂电池的优势是什么?1. 高的能量密度2. 高的工作电压3. 无记忆效应4. 循环寿命长5. 无污染6. 重量轻7. 自放电小锂聚合物电池具有哪些优点?1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。
2. 可制成薄型电池:以3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。
3. 电池可设计成多种形状4. 电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲900左右5. 可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压。
7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍IEC规定锂电池标准循环寿命测试为:电池以0.2C放至3.0V/支后1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准).电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少？自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。
锂电池保护电路原理
锂电池保护电路原理随着电子产品的快速发展，锂电池作为一种高能量密度、长寿命的电池，被广泛应用于移动电源、电动车、无人机等领域。
然而，锂电池也存在着一定的安全风险，如过充、过放、短路等问题，这些问题可能导致电池的损坏甚至发生火灾事故。
为了保障锂电池的安全使用，人们开发了锂电池保护电路。
锂电池保护电路的原理是通过电路设计和控制，对锂电池进行监测和保护，以防止电池在充电和放电过程中发生异常情况。
保护电路主要包括电池电压监测、过充保护、过放保护、温度保护和短路保护等功能。
电池电压监测是保护电路的基本功能之一。
通过对电池电压的实时监测，可以及时发现电池电压异常，如过高或过低，从而采取相应的措施，避免电池受损或发生安全事故。
过充保护是为了防止电池充电时电压过高而导致的安全问题。
当电池电压达到设定的上限值时，保护电路会自动切断电池与充电器的连接，停止充电，以防止电池过充，保护电池的安全。
同样地，过放保护是为了防止电池放电时电压过低而导致的安全问题。
当电池电压降到设定的下限值时，保护电路会自动切断电池与负载的连接，停止放电，以防止电池过放，保护电池的寿命和性能。
温度保护也是锂电池保护电路的重要功能之一。
锂电池在过热或过冷的环境下工作时，都会影响电池的性能和安全性。
因此，保护电路会监测电池的温度，并在温度超过设定范围时采取相应的措施，如切断电池与负载的连接或停止充放电，以保护电池的安全。
短路保护是为了防止电池短路而引起的危险。
当电池发生短路时，保护电路会迅速切断电池与负载的连接，避免电流过大导致电池损坏或发生火灾。
锂电池保护电路通过对电池电压、温度和电流等参数的监测和控制，实现对锂电池的全方位保护，确保电池的安全和可靠使用。
在实际应用中，根据不同的需求和场景，保护电路的设计和参数设置也会有所差异，但其基本原理和功能是相通的。
通过合理的保护电路设计和应用，可以有效提高锂电池的安全性和可靠性，推动锂电池技术的发展和应用。
锂电池是怎样保护的原理
锂电池是怎样保护的原理锂电池是一种利用锂离子在正负极之间的迁移来获得电能的电池。
锂电池的保护原理主要分为电池内部保护和外部电路保护两个方面。
一、电池内部保护：1. 过充保护：锂电池充电时，电流经过电解质中的锂离子在正负极间迁移，当电池达到额定电压后，继续充电会导致锂离子在正极蓄积过多，形成金属锂，引起电池过热、短路等问题。
为了防止过充，锂电池内部通常会设置电压检测电路，当电池电压达到设定值时，会通过控制器切断充电回路，停止继续充电，从而保护电池。
2. 过放保护：锂电池在放电过程中，如果继续放电，会导致电池电压降低，影响电池性能甚至损坏电池。
因此，为了防止过放，锂电池内部设有放电保护电路，当电池电压低于设定值时，会通过控制器切断放电回路，停止继续放电。
3. 过流保护：过流指电池充放电时电流超过设计范围，这会使电池内部产生大量热量，引起电池过热、电化学反应速率增加等问题，甚至引发火灾或爆炸。
为了防止这种情况发生，锂电池内部通常会设置过流保护电路，当电流超过一定阈值时，会通过控制器切断电流回路，停止继续充放电。
4. 温度保护：锂电池在过高或过低温度下工作会影响电池性能，甚至引起电池损坏。
为了保护锂电池，通常会在电池内部设置温度检测电路，当温度超过安全范围时，会通过控制器切断充放电回路，停止继续工作。
5. 短路保护：短路是指电流在电池内部或外部电路中由于故障或意外原因产生的异常通过，导致大电流通过电池。
为了防止短路引发火灾或爆炸，锂电池内部通常会设置短路保护电路，一旦检测到短路情况，通过控制器切断电流回路，停止继续充放电。
二、外部电路保护：锂电池的外部电路保护主要包括充电管理系统和电池包保护系统。
充电管理系统主要负责监控和管理电池的充电过程，通过控制充电器输出电压和电流，遵循适当的充电算法，保证充电过程安全可靠。
电池包保护系统则负责监控和管理电池包的状态，包括电池电压、温度、电流等，一旦发现异常情况，例如过充、过放、过流、温度过高等，会通过控制继电器切断电池与外部电路的连接，从而保护电池免受损坏。
锂电池保护板原理
锂电池保护电路原理分析，由于锂电池的特性与其它可充电电池不同，内部通常都带有一块保护板，不少人对该保护板的作用不了解（有些人可能还不知道锂电池里有保护电路），下面将对锂电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。
由于锂电池的化学特性，在锂电池保护电路原理分析，由于锂电池的特性与其它可充电电池不同，内部通常都带有一块保护板，不少人对该保护板的作用不了解（有些人可能还不知道锂电池里有保护电路），下面将对锂电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。
由于锂电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。
下图为一个典型的锂电池保护电路原理图。
锂电池保护电路锂电池保护板如上图所示，该保护回路由两个MOSFET（V1、V2）和一个控制IC（N1）外加一些阻容元件构成。
控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET 在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，其工作原理分析如下：1、正常状态在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。
此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。
2、过充电保护锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。
锂电池保护电路板原理
锂电池保护电路板原理引言锂电池在现代生活中得到了广泛应用，如手机、平板电脑、电动车等。
然而，由于其特殊的化学性质，若不加以保护和管理，可能会导致过充、过放、短路等危险情况，甚至引发火灾或爆炸。
为了确保锂电池的安全使用，我们需要在电池上加装锂电池保护电路板（以下简称BMS）。
本文将详细解释与锂电池保护电路板原理相关的基本原理，并确保解释清楚、易于理解。
锂电池基本原理我们需要了解锂电池的基本工作原理。
锂电池是一种化学能转换为电能的装置。
它由正极、负极和隔膜组成。
正极通常采用氧化物材料（如LiCoO2），负极则采用碳材料（如石墨）。
当锂离子从负极通过隔膜进入正极时，化学反应释放出电子，并产生正极材料的还原物。
当外部负载连接到正负极之间时，电子会流动，从而实现了电能的转换和传输。
然而，锂电池在使用过程中存在一些问题。
当锂离子在充放电过程中反复嵌入和脱嵌时，正负极材料可能会发生结构变化，导致容量衰减。
由于锂电池的特殊性质，若不加以保护和管理，可能会出现过充、过放、短路等危险情况。
锂电池保护需求为了确保锂电池的安全使用，我们需要满足以下几个基本需求：1.过充保护：防止充电时电压超过安全范围。
2.过放保护：防止放电时电压低于安全范围。
3.短路保护：防止正负极直接短路。
4.温度保护：防止温度过高引发危险。
5.均衡充放电：使每个单体电池都能得到均衡充放电。
锂电池保护电路板原理为了满足上述需求，我们需要在锂电池上加装BMS。
BMS是一种集成了多种功能的电路板，它可以监测和控制电池的状态，并采取相应的措施保护电池。
下面将详细介绍BMS的工作原理。
1. 过充保护过充保护是指防止锂电池在充电时电压超过安全范围。
当电压超过设定的阈值时，BMS会采取以下措施：•切断充电：BMS会通过控制充电管理芯片或继电器，切断充电源与锂电池之间的连接，停止充电过程。
•发出警报：BMS会触发警报装置（如蜂鸣器），发出警报提示用户。
2. 过放保护过放保护是指防止锂电池在放电时电压低于安全范围。
【最新】锂电池保护电路
【最新】锂电池保护电路锂电池是怎么保护电路和功能离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性.详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要求.锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化.针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池.由于锂离子电池能量密度高,因此难以确保电池的安全性.在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,从而降低可充电次数.锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性,并防止特性劣化.锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率 MOSFET所构成,其中保护IC监视电池电压,当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池,保护IC的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流/短路保护.过度充电保护过度充电保护IC的原理为:当外部充电器对锂电池充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态.此时,保护IC需检测电池电压,当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)即激活过度充电保护,将功率MOS由开转为关断,进而截止充电.另外, 还必须注意因噪声所产生的过度充电检出误动作,以免判定为过充保护.因此,需要设定延迟时间,并且延迟时间不能短于噪声的持续时间.过度放电保护在过度放电的情况下,电解液因分解而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低.采用锂电池保护IC可以避免过度放电现象发生,实现电池保护功能.过度放电保护IC原理:为了防止锂电池的过度放电状态,假设锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过度放电电压检测点(假定为 2.3V)时将激活过度放电保护,使功率MOSFET由开转变为关断而截止放电,以避免电池过度放电现象发生,并将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅 0.1uA.当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除.另外,考虑到脉冲放电的情况,过放电检测电路设有延迟时间以避免发生误动作.过电流及短路电流因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路,为确保安全,必须使其立即停止放电.过电流保护IC原理为,当放电电流过大或短路情况发生时,保护IC将激活过(短路)电流保护,此时过电流的检测是将功率MOSFET的 Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形,如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电,计算公式为: V-=I_Rds(on)_2(V-为过电流检测电压,I为放电电流).假设V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,则保护电流的大小为I=4A.同样地,过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时发生误动作.通常在过电流发生后,若能去除过电流因素(例如马上与负载脱离),将会恢复其正常状态,可以再进行正常的充放电动作.锂电池保护IC的新功能除了上述的锂电池保护IC功能之外,下面这些新的功能同样值得关注:1. 充电时的过电流保护当连接充电器进行充电时突然发生过电流(如充电器损坏),电路立即进行过电流检测,此时Cout将由高转为低,功率MOSFET由开转为关断,实现保护功能.V-(Vdet4过电流检测电压,Vdet4为-0.1V)=I(充电电流)_Rds(on)_22. 过度充电时的锁定模式通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间,然后就会将功率MOSFET关断以达到保护的目的,当锂电池电压一直下降到解除点(过度充电滞后电压)时就会恢复,此时又会继续充电-保护-放电-充电-放电.这种状态的安全性问题将无法获得有效解决,锂电池将一直重复着充电-放电-充电-放电的动作,功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态,这样可能会使MOSFET变热,还会降低电池寿命,因此锁定模式很重要.假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式,MOSFET将不会变热,且安全性相对提高很多.在过度充电保护之后,只要充电器连接在电池包上,此时将进入过充锁定模式.此时,即使锂电池电压下降也不会发生再充电的情形,将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态.3. 减小保护电路组件尺寸将过度充电和短路保护用的延迟电容集成到到保护IC里面,以减小保护电路组件尺寸.对保护IC性能的要求1. 过度充电保护的高精度化当锂离子电池有过度充电状态时,为防止因温度上升所导致的内压上升,须截止充电状态.保护IC将检测电池电压,当检测到过度充电时,则过度充电检测的功率MOSFET使之关断而截止充电.此时应注意的是过度充电的检测电压的高精度化,在电池充电时,使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题, 同时兼顾到安全性问题,因此需要在达到容许电压时截止充电状态.要同时符合这两个条件,必须有高精度的检测器,目前检测器的精度为25mV,该精度将有待于进一步提高.2. 降低保护IC的耗电随着使用时间的增加,已充过电的锂离子电池电压会逐渐降低,最后低到规格标准值以下,此时就需要再度充电.若未充电而继续使用,可能造成由于过度放电而使电池不能继续使用.为防止过度放电,保护IC必须检测电池电压,一旦达到过度放电检测电压以下,就得使放电一方的功率MOSFET 关断而截止放电.但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在,因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度.3. 过电流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求因不明原因导致短路时必须立即停止放电.过电流的检测是以功率MOSFET 的Rds(on)为感应阻抗,以监视其电压的下降,此时的电压若比过电流检测电压还高时即停止放电.为了使功率MOSFET的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效应用,需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为 20mΩ_30mΩ,这样过电流检测电压就可较低.4. 耐高电压电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生,因此保护IC应满足耐高压的要求.5. 低电池功耗在保护状态时,其静态耗电流必须要小0.1uA.6. 零伏可充电有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V,故保护IC需要在0V时也可以实现充电.保护IC发展展望如前所述,未来保护IC将进一步提高检测电压的精度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等,同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点.在封装方面,目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装,将来还有CSP封装,甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求.在功能方面,保护IC不需要集成所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大大减少成本及尺寸.当然,功能组件单晶体化是不变的目标,如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等外围电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组, 但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低,难以与其它IC集成,即使以特殊技术制成单芯片,恐怕成本将会过高.因此,保护IC的单晶体化将需一段时间来解决.锂电池保护板的电路图与工作原理关于锂离子电池的保护板电路,原理介绍,以及管理的书籍推荐.或者聚合物锂电池方面经典书籍。
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锂离子电池保护电路原理分析
随着科技进步与社会发展，象手机、笔记本电脑、MP3播放器、PDA、掌上游戏机、数码摄像机等便携式设备已越来越普及，这类产品中有许多是采用锂离子电池供电，而由于锂离子电池的特性与其它可充电电池不同，内部通常都带有一块电路板，不少人对该电路的作用不了解，本文将对锂离子电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。
锂电池分为一次电池和二次电池两类，目前在部分耗电量较低的便携式电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池，而在笔记本电脑、手机、PDA、数码相机等耗电量较大的电子产品中则使用可充电的二次电池，即锂离子电池。
与镍镉和镍氢电池相比，锂离子电池具备以下几个优点：
1.电压高，单节锂离子电池的电压可达到3.6V，远高于镍镉和镍氢电池的1.2V 电压。
2.容量密度大，其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5 倍。
3.荷电保持能力强（即自放电小），在放置很长时间后其容量损失也很小。
4.寿命长，正常使用其循环寿命可达到500 次以上。
5.没有记忆效应，在充电前不必将剩余电量放空，使用方便。
由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。
下页中的电路图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。
如图中所示，该保护回路由两个MOSFET（V1、V2）和一个控制IC（N1）外加一些
阻容元件构成。
控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET 在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，其工作原理分析如下：1、正常状态
在正常状态下电路中N1 的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET 都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET 的导通阻抗很小，通常小于30 毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。
此状态下保护电路的消耗电流为μA 级，通常小于7 μA。
2、过充电保护
锂离子电池要求的充电方式为恒流/ 恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。
电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V 时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。
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（该值由控制IC决定，不同的IC 有不同的值）时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2 由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。
而此时由于V2 自带的体二极管VD2 的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。
在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3 决定，通常设为1 秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
3 、过放电保护
电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将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，不同的IC 有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1 由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。
而此时由于V1 自带的体二极管VD1 的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。
由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC 会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1 μA。
在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3 决定，通常设为100 毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
4、过电流保护
由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C（C= 电池容量/ 小时），当电池超过2C 电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。
电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET 的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值U=I*R DS *2, R DS为单个MOSFET导通阻抗，控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使U>0.1V（该值由控制IC 决定，不同的IC 有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1 由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。
在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3 决定，通常为13 毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于MOSFET的导通阻抗，当MOSFET 导通阻抗越大时，对同样的控制IC，其过电流保护值越小。
5、短路保护
电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U>0.9V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，控制IC 则判断为负载短路，其“DO”脚将迅速由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。
短路保护的延时时间极短，通常小于7 微秒。
其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。
以上详细阐述了单节锂离子电池保护电路的工作原理，多节串联锂离子电池的保护原理与之类似，在此不再赘述，上面电路中所用的控制IC 为日本理光公司的R5421 系列，在实际的电池保护电路中，还有许多其它类型的控制IC，如日本精工的S-8241系列、日本MITSUMI的MM3061系列、台湾富晶的FS312 和FS313 系列、台湾类比科技的AAT8632 系列等等，其工作原理大同小异，只是在具体参数上有所差别，有些控制IC 为了节省外围电路，将滤波电容和延时电容做到了芯片内部，其外围电路可以很少，如日本精工的S-8241 系列。
除了控制IC外，电路中还有一个重要元件，就是MOSFET，它在电路中起着开关的作用，由于它直接串接在电池与外部负载之间，因此它的导通阻抗对电池的性能有影响，当选用的MOSFET较好时，其导通阻抗很小，电池包的内阻就小，带载能力也强，在放电时其消耗的电能也少。
随着科技的发展，便携式设备的体积越做越小，而随着这种趋势，对锂离子电池的保护电路体积的要求也越来越小，在这两年已出现了将控制IC 和MOSFET 整合成一颗保护IC 的产品，如DIALOG公司的DA7112系列，有的厂家甚至将整个保护电路封装成一颗小尺寸的IC，如MITSUMI公司的产品。