锂电池保护板的作用,组成及工作过程文章_锂电池保护板的作用、组成及工作过程

锂是元素周期表中的第三种元素，它的外层只有一个电子，所以是一种非常活泼的金属。锂离子电池因其放电电流大、内阻低、寿命长、无记忆效应而被广泛应用。使用锂离子电池时，禁止出现过充、过放、短路等问题，否则会引发火灾或爆炸等问题。因此，通常在锂电池电路中加入保护板电路，以保护锂离子电池的安全。

锂电池保护板的作用

电池保护板通常具有以下功能：过充、过放、过流、短路和高温保护。上述功能也是由锂电池本身的材料决定的。电池保护板通常由保护电路板和PTC器件组成。保护电路板会一直监测电芯电压和充放电电流，及时控制电流回路的通断。

图1-1电池结构

电池保护板的组成

保护板通常由控制IC、MOS开关、电阻、电容、PTC、NTC、ID、存储器等元件组成。控制IC在所有正常情况下控制MOS管开关导通，使电池与外部电路连接。当电池电压或回路电流超过规定值时，它立即控制MOS开关断开，以保护电池的安全。

电池保护板的保护机构

图1-2电池保护板电路

下面描述了保护IC各引脚的主要功能：

VDD是保护IC的正电源。

VSS是保护IC电源的负极。

V-是保护IC的过流和短路检测端。

Dout是放电保护引脚。

Cout是充电保护端子。

B and B-分别接在电芯的正负极，P和P-是保护板输出的正负极，T是温度检测的NTC口。NTC口需要配合MCU保护电池温度。该端口有时被标记为ID，用于识别电池的端口。之所以增加这个端口，是因为不同厂家、不同型号的电池往往需要不同的电池参数(老化曲线等参数)。当是ID时，R3一般是固定电阻的阻值，MCU的ADC会检测ID的电压，从而使用不同的电池参数。

图1-3保护板电路

保护板的工作过程

1、激活保护板的方法

当保护板P和P-在保护状态下没有输出时，可以短路B and B-来激活保护板。此时Dout和Cout会处于低电平状态(保护IC的两个端口为高电平保护和低电平正常)来导通两个开关。

2、充电

P和P-分别接在充电器的正极和负极，充电电流通过两个MOS器件给电池充电。此时，保护IC的VDD和VSS都是电源端子和电池单元电压检测端子(通过R1)。随着充电过程的进行，电池电压不断增加。当达到电芯保护电压(过充保护电压)时，此时COUT会输出一个高电平来关断相应的MOS开关。充电电路也将被关闭。过充保护后，电芯电压下降，降到IC电压阈值(过充保护恢复电压)，Cout回到低电平导通MOS管。

3、放电

同样，当电池放电时，IC的VDD和VSS也会检测电池的电压。当电芯电压下降到IC阈值(过放电保护电压)时，Dout随机输出高电平关断相应的MOS晶体管，放电电路断开。过放电保护后，电池电压会上升。当它上升到mosfet(过放电保护恢复电压)时，Dout返回到低电平以接通MOS开关。

4、过电流和短路

当放电过程中主回路电流过大时，由于MOS的饱和导通而存在内阻，所以当电流在B-和P-之间流动时，MOS管两端会有压降，保护IC的V-和VSS(

在上面的问题中，有的同学可能会问，如果选择导通电阻低的MOS或者放电过流检测电压高的保护IC，是否可以获得较大的输出电流？答案是肯定的，但是不要忘了考虑MOS的功率和电池容量(通常手机等移动设备的工作频率都比较高，所以为了降低整个系统的纹波，MOS管的导通电阻一定要选择尽可能小的)。

5、 NTC端口的作用

电池工作时，不存在过冲、过流、过放等问题。但由于工作时间长，电池芯温度上升，NTC会密切监控电池温度。随着温度的升高，NTC的电阻值逐渐降低。当电阻值下降到设定值时，CPU发出关机命令，停止给电池充电，从而保护电池。

原标题：锂电池保护板电路原理

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