深入剖析鋰電池保護(hù)電路的工作原理

紅色框選部分為電池保護(hù)板

▉ 鋰電池保護(hù)板組成

常見的鋰電池保護(hù)板電路圖

TH為溫度檢測(cè)，內(nèi)部是一個(gè)10K NTC接到電池負(fù)極；ID是電池在位檢測(cè)，一般是47K/10K電阻接到電阻負(fù)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。

接著根據(jù)上面這么電路，來(lái)看一下如下幾種保護(hù)的工作原理吧！

▉ 過(guò)充保護(hù)

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(fù)極流出，最下方的兩個(gè)MOS管均是導(dǎo)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(jiān)測(cè)第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當(dāng)這個(gè)電壓大于等于過(guò)充截止電壓且滿足過(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(hù)解除條件（滿足其一即可）：

1，電芯兩端的電壓下降到保護(hù)IC的過(guò)充恢復(fù)電壓。

2，在電池包得輸出端加負(fù)載放電，放電到電壓小于過(guò)充保護(hù)電壓。

▉ 過(guò)放保護(hù)

在電池包兩端加負(fù)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(jiān)測(cè)第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當(dāng)這個(gè)電壓小于等于過(guò)放截止電壓且達(dá)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(hù)解除條件：拿掉負(fù)載，給電池包充電，當(dāng)VM-VDD之間的電壓達(dá)到過(guò)放恢復(fù)電壓值時(shí)，控制IC X1會(huì)重新打開MOS管Q1。

▉ 過(guò)流保護(hù)/短路保護(hù)

過(guò)流保護(hù)指的是過(guò)放電流的保護(hù)，一般的控制IC有過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)兩種，控制IC時(shí)刻監(jiān)測(cè)VSS-VM之間的電壓值，當(dāng)電壓值達(dá)到過(guò)流保護(hù)或者短路保護(hù)的閾值且滿足延時(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(hù)解除的條件是：將輸出端負(fù)載拿掉，控制IC會(huì)自動(dòng)將Q1重新打開。

過(guò)流保護(hù)的電壓值一般是0.1~0.2V，短路保護(hù)檢測(cè)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(hù)電壓值指的是電流流經(jīng)Q1和Q2上的導(dǎo)通壓降，即可以得出，如果MOS管的導(dǎo)通內(nèi)阻越大，保護(hù)電流值就越小。如：內(nèi)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(hù)的電流應(yīng)為：0.15V/（0.02*2）=3.75A。

▉ 控制IC失效之后的FUSE保護(hù)

有的保護(hù)板里面會(huì)加上保險(xiǎn)絲，在控制IC失效之后，起到一個(gè)二級(jí)保護(hù)作用，避免更壞的結(jié)果，當(dāng)然也會(huì)增加成本。