鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協同完成
，保護板是由電子電路組成
，在-40℃至+85℃的環境下時刻準確的監視電芯的電壓和充放回路的電流，及時控製電流回路的通斷
；PTC在高溫環境下防止電池發生惡劣的損壞。

普通鋰電池保護板通常包括控製IC、MOS開關、電阻、電容及輔助器件FUSE、PTC
、NTC、ID、存儲器等。其中控製IC，在一切正常的情況下控製MOS開關導通
，使電芯與外電路導通
，而當電芯電壓或回路電流超過規定值時，它立刻控製MOS開關關斷，保護電芯的安全。

在保護板正常的情況下
，Vdd為高電平，Vss,VM為低電平
，DO、CO為高電平，當Vdd,Vss,VM任何一項參數變換時
，DO或CO端的電平將發生變化。

1、過充電檢出電壓：在通常狀態下
，Vdd逐漸提升至CO端由高電平變為低電平時VDD-VSS間電壓。

2、過充電解除電壓：在充電狀態下
，Vdd逐漸降低至CO端由低電平變為高電平時VDD-VSS間電壓。

3

、過放電檢出電壓：通常狀態下，Vdd逐漸降低至DO端由高電平變為低電平時VDD-VSS間電壓。

4
、過放電解除電壓：在過放電狀態下，Vdd逐漸上升到DO端由低電平變為高電平時VDD-VSS間電壓。

5

、過電流1檢出電壓：在通常狀態下，VM逐漸升至DO由高電平變為低電平時VM-VSS間電壓。

6
、過電流2檢出電壓：在通常狀態下，VM從OV起以1ms以上4ms以下的速度升到DO端由高電平變為低電平時VM-VSS間電壓。

7、負載短路檢出電壓：在通常狀態下，VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高電平變為低電平時VM-VSS間電壓。

8、充電器檢出電壓：在過放電狀態下
，VM以OV逐漸下降至DO由低電平變為變為高電平時VM-VSS間電壓。

9、通常工作時消耗電流：在通常狀態下，流以VDD端子的電流（IDD）即為通常工作時消耗電流。

10、過放電消耗電流：在放電狀態下，流經VDD端子的電流（IDD）即為過流放電消耗電流。

IC負責監測電池電壓與回路電流
，並控製兩個MOSFET的柵極，MOSFET在電路中起開關作用，分別控

製著充電回路與放電回路的導通與關斷，C2為延時電容
，該電路具有過充電保護
、過放電保護、過電流保

護與短路保護功能，其工作原理分析如下：

1
、正常狀態

在正常狀態下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓，兩個MOSFET都處於導通狀態
，電池可以自由地進行充電和放電
，由於MOSFET的導通阻抗很小
，通常小於30毫歐，因此其導通電阻對電路的性能影響很小。

此狀態下保護電路的消耗電流為μA級，通常小於7μA。

2、過充電保護

鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程
，電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同，有的電池要求恒壓值為4.1V)，轉為恒壓充電，直至電流越來越小。

電池在被充電過程中
，如果充電器電路失去控製，會使電池電壓超過4.2V後繼續恒流充電，此時電池電壓仍會繼續上升，當電池電壓被充電至超過4.3V時
，電池的化學副反應將加劇
，會導致電池損壞或出現安全問題。

在帶有保護電路的電池中
，當控製IC檢測到電池電壓達到4.28V（該值由控製IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓
，使T1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電，起到過充電保護作用。而此時由於T1自帶的體二極管VD1的存在，電池可以通過該二極管對外部負載進行放電。

在控製IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷T1信號之間，還有一段延時時間，該延時時間的長短由C2決定，通常設為1秒左右，以避免因幹擾而造成誤判斷。

3、過放電保護

電池在對外部負載放電過程中


，其電壓會隨著放電過程逐漸降低，當電池電壓降至2.5V時
，其容量已被完全放光，此時如果讓電池繼續對負載放電
，將造成電池的永久性損壞。

在電池放電過程中，當控製IC檢測到電池電壓低於2.3V（該值由控製IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使T2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T2自帶的體二極管VD2的存在

，充電器可以通過該二極管對電池進行充電。

由於在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低，因此要求保護電路的消耗電流極小
，此時控製IC會進入低功耗狀態
，整個保護電路耗電會小於0.1μA。在控製IC檢測到電池電壓低於2.3V至發出關斷T2信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由C2決定，通常設為100毫秒左右
，以避免因幹擾而造成誤判斷。

4
、過電流保護

由於鋰離子電池的化學特性，電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2C（C=電池容量/小時）
，當電池超過2C電流放電時
，將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題。

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MOSFET時，由於MOSFET的導通阻抗，會在其兩端產生一個電壓，該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個MOSFET導通阻抗，控製IC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，使回路電流增大，當回路電流大到使U>0.1V（該值由控製IC決定

，不同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓
，使T2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。

在控製IC檢測到過電流發生至發出關斷T2信號之間

，也有一段延時時間
，該延時時間的長短由C2決定，通常為13毫秒左右
，以避免因幹擾而造成誤判斷。

在上述控製過程中可知
，其過電流檢測值大小不僅取決於控製IC的控製值
，還取決於MOSFET的導通阻抗
，當MOSFET導通阻抗越大時，對同樣的控製IC，其過電流保護值越小。

5、短路保護

電池在對負載放電過程中，若回路電流大到使U>0.9V（該值由控製IC決定，不同的IC有不同的值）時，控製IC則判斷為負載短路
，其“DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓，使T2由導通轉為關斷
，從而切斷放電回路，起到短路保護作用。短路保護的延時時間極短
，通常小於7微秒。其工作原理與過電流保護類似，隻是判斷方法不同
，保護延時時間也不一樣。

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