锂电池保护电路原理

1、鋰電池保護電路工作原理鋰電池保護電路工作原理典型典型單串單串鋰電池保護板工作原理鋰電池保護板工作原理2鋰离子電池保護電路主要元器件鋰离子電池保護電路主要元器件3概述概述1 鋰離子電池的優點鋰離子電池的優點 鋰離子電池使用保護電路板的原因鋰離子電池使用保護電路板的原因 鋰離子電池保護電路的功能與作用鋰離子電池保護電路的功能與作用內容內容 正常狀態正常狀態 過充電保護工作原理過充電保護工作原理 過放電保護工作原理過放電保護工作原理 過電流及短路保護工作原理過電流及短路保護工作原理概述概述 隨著科技進步與社會發展，像手機、筆記本電腦、隨著科技進步與社會發展，像手機、筆記本電腦、MP3播放播放器、器、

2、PDA、掌上遊戲機、數碼攝像機等便攜式設備已越來越普及，、掌上遊戲機、數碼攝像機等便攜式設備已越來越普及，這類產品中有許多是採用鋰離子電池供電，而由於鋰離子電池的這類產品中有許多是採用鋰離子電池供電，而由於鋰離子電池的特性與其它可充電電池不同，內部通常都帶有一塊電路板，本文特性與其它可充電電池不同，內部通常都帶有一塊電路板，本文將對鋰離子電池的特點及其保護電路工作原理進行闡述。將對鋰離子電池的特點及其保護電路工作原理進行闡述。 PolymerCylindricalPrismaticPoweru鋰離子電池的優點鋰離子電池的優點與鎳鎘和鎳氫電池相比，鋰離子電池具備以下幾個優點與鎳鎘和鎳氫電池相比，

3、鋰離子電池具備以下幾個優點 n 電壓高，單節鋰離子電池的電壓可達到電壓高，單節鋰離子電池的電壓可達到3.6V，遠高於鎳鎘和鎳氫，遠高於鎳鎘和鎳氫電池的電池的1.2V電壓。電壓。 n 容量密度大，其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的容量密度大，其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍。倍。n 荷電保持能力強（即自放電小），在放置很長時間後其容量損失荷電保持能力強（即自放電小），在放置很長時間後其容量損失也很小。也很小。n 壽命長，正常使用其循環壽命可達到壽命長，正常使用其循環壽命可達到500次以上。次以上。 n 沒有記憶效應，在充電前不必將剩餘電量放空，使用方便。沒有記憶效應，在充電前不必將

4、剩餘電量放空，使用方便。n 不含汞、鎘、鋁等公害物質，屬環保產品不含汞、鎘、鋁等公害物質，屬環保產品u鋰離子電池使用保護電路板的原因鋰離子電池使用保護電路板的原因 n在充電過程中，如果過充，由於電解液的分解會產生氣體，在充電過程中，如果過充，由於電解液的分解會產生氣體，使其內部壓力上升，以及金屬鋰的釋出而造成有起火及破裂。使其內部壓力上升，以及金屬鋰的釋出而造成有起火及破裂。 n單個電池在約單個電池在約1.5V以下的過放電狀態，負極集電體的銅開以下的過放電狀態，負極集電體的銅開始溶於電解液，電池性能下降。始溶於電解液，電池性能下降。 n放電過程中的大電流及短路容易造成電池的損壞放電過程中的大電

5、流及短路容易造成電池的損壞n由於誤使用造成過充或過放，電池溫度上升由於誤使用造成過充或過放，電池溫度上升 為防止電池在以上幾個方面出現問題，需要給電池加裝為防止電池在以上幾個方面出現問題，需要給電池加裝保護板，對電池的充、放電狀態進行有效監控，防止使用中保護板，對電池的充、放電狀態進行有效監控，防止使用中對電池產生各種損害。對電池產生各種損害。 u鋰離子電池保護電路的功能與作用鋰離子電池保護電路的功能與作用v 功能功能 保護電池保護電池 防止電池爆炸防止電池爆炸 防止過充電，過放電，電流過大防止過充電，過放電，電流過大 電芯的電壓均衡電芯的電壓均衡 與用電設備更好的匹配與用電設備更好的匹配v

6、作用作用 防止過充電防止過充電防止電池的特性劣化、起火及破裂，確保安全性防止電池的特性劣化、起火及破裂，確保安全性 防止過放電防止過放電防止電池特性劣化，確保電池的使用壽命防止電池特性劣化，確保電池的使用壽命 防止過電流防止過電流防止防止FET的破壞，短路保護及確保搬運時的安全性的破壞，短路保護及確保搬運時的安全性 典型典型單串單串鋰電池保護板工作原理鋰電池保護板工作原理必需必需IC監測電池電壓，並控制兩個監測電池電壓，並控制兩個MOSFET的閘極的閘極MOSFET（Q1、Q2） MOSFET在電路中起開關作用，控制著充電回路與放電回路的導通與關斷在電路中起開關作用，控制著充電回路與放電回路的

7、導通與關斷非必需非必需PTC Fuse正比例系數溫度保險絲，實現二次保護，防止正比例系數溫度保險絲，實現二次保護，防止IC失效電池短路失效電池短路NTC反比例系數溫度保險絲反比例系數溫度保險絲，用，用NTC阻值反映阻值反映電池溫度電池溫度ID R識別電阻識別電阻 用于手機開機時識別電池用于手機開機時識別電池ICMOSFETPTC/FuseNTC/ ID Ru正常狀態正常狀態HH 正常狀態下，保護晶片的正常狀態下，保護晶片的CO與與DO腳都輸出高電壓，兩個腳都輸出高電壓，兩個MOSFET都處於都處於導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電，由於導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電，由於MOSFE

8、T的導通電阻很的導通電阻很小，通常小於小，通常小於30毫歐，因此其導通電阻對電路的性能影響很小。毫歐，因此其導通電阻對電路的性能影響很小。 在正常狀態下保護電路的消耗電流為在正常狀態下保護電路的消耗電流為A級，通常小於級，通常小於7A。u過充電保護工作原理過充電保護工作原理Ln當控制當控制IC檢測到電池電壓達到檢測到電池電壓達到4.28V（該值由控制（該值由控制IC決定，不同的決定，不同的IC有不同的值）時，有不同的值）時，其其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使腳將由高電壓轉變為零電壓，使Q2由導通轉為關斷，從而切斷了充電回路，使由導通轉為關斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對電池進行充

9、電，起到過充電保護作用。而此時由於充電器無法再對電池進行充電，起到過充電保護作用。而此時由於Q2自帶的體二極體自帶的體二極體VD2的存在，電池可以透過該二極體對外部負載進行放電。的存在，電池可以透過該二極體對外部負載進行放電。n在控制在控制IC檢測到電池電壓超過檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷至發出關斷V2信號之間，還有一段延時時間，以信號之間，還有一段延時時間，以避免因干擾而造成誤判斷。避免因干擾而造成誤判斷。u過放電保護工作原理過放電保護工作原理ICPTC/FuseHHLn當控制當控制IC檢測到電池電壓低於檢測到電池電壓低於2.3V（該值由控制（該值由控制IC決定，不同的決定，不同的

10、IC有不同的值）時，有不同的值）時，其其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使腳將由高電壓轉變為零電壓，使Q1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由於電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由於Q1自帶的體二極自帶的體二極VD1的的存在，存在，充充電電器器可以可以通過通過該二極體對該二極體對電池電池進行進行充充電。電。n在控制在控制IC檢測到電池電壓低於檢測到電池電壓低於2.3V至發出關斷至發出關斷V1信號之間，也有一段延時時間，該延信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由時時間的長短由

11、C3決定，通常設為決定，通常設為100毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。u過電流及短路保護工作原理過電流及短路保護工作原理ICPTC/FuseHHLn 電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯的電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯的2個個MOSFET時，由於時，由於MOSFET的導通阻抗，會在其兩端產生一個電壓，該的導通阻抗，會在其兩端產生一個電壓，該電壓值電壓值U=I*RDS*2 (RDS為單個為單個MOSFET導通阻抗導通阻抗)，控制，控制IC上的上的“V-”腳對該電壓值進行檢測，若負載因某種原因導致異常，使回路腳對該電壓值進行檢測，若負

12、載因某種原因導致異常，使回路電流增大，當回路電流大到使電流增大，當回路電流大到使U0.1V（該值由控制（該值由控制IC決定，不同的決定，不同的IC有不同的值）時，其有不同的值）時，其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使腳將由高電壓轉變為零電壓，使V1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護作用。由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護作用。n 在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決於控制在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決於控制IC的控制值，還取決於的控制值，還取決於MOSFET的導通阻抗，當的導通阻抗，當MOSFET導通阻抗導通阻抗越大時，對同樣的控制越大時，對同樣的控制IC，其過電流保護值越小。，其過電流保護值越小。n 在控制在控制IC检测到过电流发生至发出关断检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，有一段延时时间，该延时时间的长短由信号之间，有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为决定，