鋰離子電池保護(hù)板工作原理

1、過(guò)充保護(hù)及過(guò)充保護(hù)恢復(fù)

當(dāng)鋰離子電池被充電使電壓超過(guò)設(shè)定值VC(4.25-4.35V，具體過(guò)充保護(hù)電壓取決于IC)后，VD1翻轉(zhuǎn)使Cout變?yōu)榈碗娖剑琓1截止，充電停止.當(dāng)電池電壓回落至VCR(3.8-4.1V，具體過(guò)充保護(hù)恢復(fù)電壓取決于IC)時(shí)，Cout變?yōu)楦唠娖剑琓1導(dǎo)通充電繼續(xù)，VCR必須小于VC一個(gè)定值，以防止頻繁跳變。

2、過(guò)放保護(hù)及過(guò)放保護(hù)恢復(fù)

當(dāng)鋰離子電池電壓因放電而降低至設(shè)定值VD（2.3-2.5V，具體過(guò)充保護(hù)電壓取決于IC）時(shí)，VD2翻轉(zhuǎn)，以短時(shí)間延時(shí)后，使Dout變?yōu)榈碗娖剑琓2截止，放電停止，當(dāng)電池被置于充電時(shí)，內(nèi)部或門(mén)被翻轉(zhuǎn)而使T2再次導(dǎo)通為下次放電作好準(zhǔn)備。

3、過(guò)流、短路保護(hù)

當(dāng)電路充放回路電流超過(guò)設(shè)定值或被短路時(shí)，短路檢測(cè)電路動(dòng)作，使MOS管關(guān)斷，電流截止。

由于鋰離子電池的化學(xué)特性，在正常使用過(guò)程中，其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng)，但在某些條件下，如對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng)，該副反應(yīng)加劇后，會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命，并可能出現(xiàn)大量氣體，使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問(wèn)題，因此所有的鋰離子電池都要一個(gè)保護(hù)電路，用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池發(fā)生損害。

鋰離子電池保護(hù)板的構(gòu)成

鋰離子電池之所以要保護(hù)，是由它本身特性決定的。由于鋰離子電池本身的材料決定了它不能被過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路及超高溫充放電，因此鋰離子電池鋰電組件總會(huì)跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。鋰離子電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC協(xié)同完成，保護(hù)板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流，即時(shí)控制電流回路的通斷；PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。

保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開(kāi)關(guān)、電阻、電容及輔助器件NTC、ID存儲(chǔ)器等。其中控制IC，在一切正常的情況下控制MOS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使電芯與外電路溝通，而當(dāng)鋰電芯電壓或回路電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，它立刻（數(shù)十毫秒）控制MOS開(kāi)關(guān)關(guān)斷，保護(hù)電芯的安全。

NTC意即負(fù)溫度系數(shù)，在環(huán)境溫度升高時(shí)，其阻值降低，使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時(shí)反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID存儲(chǔ)器常為單線接口存儲(chǔ)器，ID是存儲(chǔ)電池種類、生產(chǎn)日期等信息。可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。

鋰離子電池保護(hù)板根據(jù)使用IC，電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同，保護(hù)板有兩個(gè)核心部件：一塊保護(hù)IC，它是由精確的比較器來(lái)獲得可靠的保護(hù)參數(shù)；另外是MOSFET串在主充放電回路中擔(dān)當(dāng)高速開(kāi)關(guān)，執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。