深入解析锂电池保护板的工作原理

电池大小不同，电路板尺寸也不一样揭开塑料膜，你会发现，其上布置了很多的元器件　　或许会有人问，这块板子究竟有何作用?其实呢，电池模组方面，没了这块电路板，还真没人敢用了!　　关于锂电池的充放电，高中化学我们就学过，其主要依靠离子在正负极的移动来完成的。

充放电过程中，离子在两极之间往返嵌入和脱嵌充电时，正极会生成锂离子,离子从正极嵌脱通过电解液进入负极，负极处于富锂状态放电则反之然而在不加上述图中的保护板的话，即很有可能会出现过充与过放过充即正极离子转移太多，过放即负极离子转移过多。

　　无论是电池的过充还是过放，对电池的伤害都很大，同时也给用户带来了潜在的危害性所以，为了避免电池的过充与过放，电池厂家往往会在电池上方加上这么一块保护板，以避免过充，过放等对电池产生损坏的影响的发生　　也正是由于电路保护板的存在，使得锂电池在正常使用时，很难出现过充与过放的现象。

通常情况下，锂电池的充电的终止电压为4.2V，即电池充满时的电池电压为4.2V而电路板设置的保护电压往往会比这个高，有的为4.5V，当因意外造成使得充电电池电压超过4.5V即为过充放电的截止电压为3.0V，而电路板设置的保护的电压比这个低，有的为2.8V，当因意外放电放到2.8V以下，此时为过放。

　　图示为我画的简单的电路板原理图的设计，简单到不能再简单了P+,P-为电池连接器上的VBAT+与VBAT-即主要与外界直接联系的供电(图一的红黑两条线)U1为控制IC芯片根据外部电压的变化，作出判断，进而打开或者关闭Q1.Q2 MOS管，以保证电路的正常工作与断开。

B+，B-为电池电芯的正负极ID与TH均为选配，并不是每个电池保护板都有ID方面，MCU通过读取ID管脚电阻的阻值来获悉电池的类型信息TH端接的是一个NTC电阻，根据NTC电压，利用ADC转换，可获取其最终对应的温度值，以保证在电池高温时可以停止充电并关机。

　　下面讲一下，电池在不同的状态下，电路板的工作情况：　　1. 正常工作状态　　在正常工作状态下，电路中U1的”CO”与“DO”都是高电平输出，两个MOS管都正常导通构成了完整的回路，电池可以正常的进行充电与放电。

且MOS管的导通电阻很小，在10毫欧左右其导通电阻对电路的性能影响很小　　2. 过充保护　　电池在充电过程中分为三个阶段，分别为涓流充电，恒流充电以及恒压充电涓流充电即充电使得电芯电压达到规格书中的要求电压，一般为3V，这个过程的电流非常的小。

待电池电压充电达到3.0V以后，便进入恒流充电，此时电流恒定，电压不断增大当电压值增大到4.2V时，转换为恒压充电，此时电流会越来越小直至充满(里面的电压值根据要求的不同，电压值也略有差异)　　电池在充电的过程中，如果充电电路因意外失去控制，使得电芯电压超过4.2V且满足过充电压的延时时间时，即进入过充状态，这个时候是比较危险的。

　　但是如果有了保护板，就不用担心了其上的控制IC会检测VDD-VSS压差，当压差超过保护值时，IC控制“CO”脚将由高电平转换为低电平，此时MOS管关断，形成断路，从而起到了充电保护的作用　　控制IC在检测到电池电压超过规定值关断MOS管这一过程，存在一定的延时，目的是为了避免因干扰而造成误判，同时在平板电池方面，延迟一般为1s。

　　遇到过充恢复的措施　　a. P+与P-接上负载，因为MOS管自带体二极管，电池会通过二极管构成回路对外放电，直至放电到正常电压，MOS管导通即可继续使用　　b. B+与B-接上负载，使得电芯两端电压下降到保护IC的过充恢复电压。

　　3. 过放保护　　电池在对外部负载放电时，电压会不停的降低当电池将至设定值时(一般为3.0V)，其电池容量会放光　　放电过程中，当出现过放，即放电至3.0V后，电池还在放电，且达到保护板设定的电压值时(一般为2.8V)，控制IC检测电芯电压后，将“DO”脚将有高电平转换为零电平，使得Q2mos管关断，从而切断放电回路，此时电池无法对负载进行放电，起到了保护的作用。

　　遇到过放恢复的办法　　由于Q2体二极管的存在，可通过插入充电器，通过体二极管对电池进行充电，恢复至电芯2.8V后解除保护板的保护，MOS管导通，形成完整回路，电池达到3.0V后开机　　4. 过流保护　　由于锂电子电池的化学特性，电池厂家对充电与放电电流均设置了上限，当超过这个上限时，将会导致电池的永久性损坏。

　　拿放电举例子，电池在正常放电时，放电电流会经过串联在一起的MOS管，由于MOS管自身存在导通阻抗，其两端产生一个电压，电压值为U=2 I Rds，Rds为单个MOS管的导通阻抗控制IC上的脚会对VM脚的电压值不断的检测。

若负载因为某种原因导致回路电流过大，使得MOS管的导通压降大于规定值时，其“DO”脚将会由高电平转换为零电平，使得Q2 MOS管关断，从而切断回路，使得回路电流为0.起到过电流保护作用　　5. 短路保护　　电池在对负载放电时，若回路电流大到使得VM脚检测到的电压值大于规定值时，控制IC则判断为负载短路，其“DO”脚将迅速由高电平转换为零电平，使得Q2 MOS管由导通变为关断，从而切断放电回路，起到短路保护的作用。

短路保护的延时时间较短，通常是微秒级别且短路保护的电流值远大于过流保护的电流值免责声明：本文来源：[中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件，版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有。

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