鋰電池都有一個(gè)使用的安全電壓區(qū)間，最高和最低電壓一般被稱為充放電終止電壓或截止電壓，當(dāng)電池的實(shí)際工作電壓長時(shí)間低于放電終止電壓或者長時(shí)間高于充電終止電壓時(shí)，電池內(nèi)部將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害，嚴(yán)重傷害電池，導(dǎo)致性能下降，俗稱電池衰減，電池衰減的表現(xiàn)就是電池的內(nèi)阻增大，容量下降等。
所以一般鋰離子電池內(nèi)部會(huì)有一個(gè)小的PCB板，和電池封裝在一起，如下圖所示，主要作用就是用來保護(hù)電池。
紅色框選部分為電池保護(hù)板
這個(gè)電路板根據(jù)組成電路不同，一般會(huì)有過放保護(hù)、過充保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)以及控制IC失效之后的FUSE保護(hù)這幾種，下面會(huì)以一個(gè)常見的電路，講解這幾種保護(hù)的工作原理。
一、鋰電池保護(hù)板組成
一般的鋰電池保護(hù)板由控制IC、MOS管、電阻電容、保險(xiǎn)絲FUSE等組成，如下圖所示。
常見的鋰電池保護(hù)板電路圖
TH為溫度檢測，內(nèi)部是一個(gè)10K NTC接到電池負(fù)極；ID是電池在位檢測，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。
1、過充保護(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)電壓大于等于過充截止電壓且滿足過充電壓的延時(shí)時(shí)間時(shí)，X1會(huì)通過控制第3腳來關(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，放電到電壓小于過充保護(hù)電壓。
2、過放保護(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)電壓小于等于過放截止電壓且達(dá)到過放電壓的延時(shí)時(shí)間，控制IC X1會(huì)通過第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)到過放恢復(fù)電壓值時(shí)，控制IC X1會(huì)重新打開MOS管Q1。
3、過流保護(hù)/短路保護(hù)
過流保護(hù)指的是過放電流的保護(hù)，一般的控制IC有過流保護(hù)和短路保護(hù)兩種，控制IC時(shí)刻監(jiān)測VSS-VM之間的電壓值，當(dāng)電壓值達(dá)到過流保護(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。
過流保護(hù)的電壓值一般是0.1~0.2V，短路保護(hù)檢測的電壓值一般是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，選用的過電流值為0.15V的控制IC，那過流保護(hù)的電流應(yīng)為：0.15V/(0.02*2)=3.75A。
4、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。
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