常见的锂电池保护电路的工作原理

大家好，小科来为大家解答以上问题。常见的锂电池保护电路的工作原理这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、今天介绍常见的锂电池保护电路的工作原理。

2、序

3、举个不恰当的例子，电池的充放电就像孩子喝母乳一样。

4、1.如果让孩子一直喝，家长不控制，那么这种奶可能喝了，类似电池过放；

5、2.如果父母不一直给孩子奶，这种奶会越积越多，类似于电池过度充电；

6、3.如果孩子急喝牛奶，容易呛奶，类似电池过流保护；

7、科学规律地喝牛奶，需要家长的监督。电池如何科学充放电？

8、所有锂电池都有一个安全的电压范围，最高和最低电压一般称为充放电终止电压或截止电压。当电池的实际工作电压长期低于放电终止电压或长期高于充电终止电压时，电池内部会发生不可逆的损伤，严重损坏电池，导致性能下降，俗称电池衰减，表现为电池内阻和容量增加等。

9、因此，锂离子电池内部通常有一个小PCB，与电池封装在一起，如下图所示，其主要功能是保护电池。

10、红色的盒子是电池保护板。

11、根据这块电路板的电路元件不同，控制IC失效后通常有过放保护、过充保护、过流保护、短路保护和FUSE保护。下面将用一个普通电路解释这些保护的工作原理。

12、锂电池保护板的组成

13、一般锂电池保护板由控制IC、MOS管、电阻电容、FUSE等组成，如下图所示。

14、基于的普通锂电池保护板电路图

15、TH用于温度检测，内部是一个与电池负极相连的10K NTC；ID是电池原位检测，一般47K/10K电阻接在电阻负极，有的是0R电阻；TH和ID是可选的，并不是所有的锂电池都有。

16、然后，根据以上电路，我们来看看以下保护的工作原理！

17、过充电保护

18、电池充电时，电流(箭头所示方向)从电池组正极流入，经过FUSE后从负极流出，底部的两个MOS管都处于导通状态。

19、给电池充电时，电流方向如箭头所示。

20、充电时，控制集成电路X1将始终监控第五引脚VDD和第六引脚VSS之间的电压。当该电压大于或等于过充电截止电压并且满足过充电电压的延迟时间时，X1将通过控制第三引脚来关闭金属氧化物半导体晶体管Q2。Q2关闭后，充电电路被切断(Q2的体二极管D2也反向关闭)，此时电池只能放电。

21、过充电保护释放条件(只能满足一个条件):

22、1.电池两端的电压下降到保护集成电路的过充电恢复电压。

23、2.加载电池组的输出端进行放电，直到电压低于过充保护电压。

24、过放电保护

25、当对电池组两端施加负载进行放电时，电流(箭头所示方向)与充电方向相反，如下图所示。

26、当电池放电时，电流方向如箭头所示。

27、放电时，控制集成电路X1将始终监控引脚5 VDD和引脚6 VSS之间的电压。当该电压小于或等于过放电截止电压并达到过放电电压的延迟时间时，控制集成电路X1将通过引脚1关闭Q1。Q1断开后，放电电路被切断(Q1的体二极管D1反向断开)，此时电池只能充电。

28、过放电保护释放条件：当VM和VDD之间的电压达到过放电水平时，移除负载，给电池组充电，并恢复供电。

过流保护/短路保护

过流保护指的是过放电流的保护，一般的控制IC有过流保护和短路保护两种，控制IC时刻监测VSS-VM之间的电压值，当电压值达到过流保护或者短路保护的阈值且满足延时时间，控制IC会将MOS管Q1关闭，切断放电回路。

电池放电时电流方向如箭头所示

过电流保护解除的条件是：将输出端负载拿掉，控制IC会自动将Q1重新打开。

过流保护的电压值一般是0.1~0.2V，短路保护检测的电压值一般是0.9V~2V，这两个值都与控制IC有关系，不同的IC，这两个值不一样。

短路保护电压值指的是电流流经Q1和Q2上的导通压降，即可以得出，如果MOS管的导通内阻越大，保护电流值就越小。

36、如：内阻为20mΩ的MOS管，选用的过电流值为0.15V的控制IC，那过流保护的电流应为：0.15V/（0.02*2）=3.75A。

控制IC失效之后的FUSE保护

有的保护板里面会加上保险丝，在控制IC失效之后，起到一个二级保护作用，避免更坏的结果，当然也会增加成本。

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