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1、锂电池保护板功能设计方法锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件 协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40C至+85C的环 境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，及时控 制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的 损坏。gsLnWfiir J37415l*普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电 容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。其中控制 IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电 路导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控 制MOS开关关断，保护电芯的安全。在保护板正常的情况下，Vdd为高电平，Vss，
2、VM为低电 平，DO、CO为高电平，当Vdd，Vss，VM任何一项参数变换 时，DO或CO端的电平将发生变化。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uA级，通常小于7uA。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. IV），转为恒压充电， 直至电流越来越小。电池在被
3、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
4、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
5、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01uA。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、短路保护电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U09V（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VI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
6、，只是判断方法不同，保护延时时间 也不一样。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。5、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二电池容量/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
7、生一个 电压，该电压值U=I*RDS*2，RDS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 U01V（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VI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VI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。
