锂电池保护板原理

锂离子电池保护板工作原理及其构成

锂离子电池保护板工作原理及其构成

MOS

锂在元素周期表上第3位，外层电子1个，容易失去形成稳定结构，所以是非常活泼的一种金属。而锂离子电池具有放电电流大、内阻低、寿命长、无记忆效应等被人们广泛使用，锂离子电池在使用中严禁过充电、过放电、短路，否则将会使电池起火、爆炸等致命缺点，所以，在使用可充锂电池都会带有一块保护板来保护电芯的安全。

保护板有两个核心部件：一块保护IC，它是由精确的比较器来获得可靠的保护参数；另外是MOSFET串在主充放电回路中担当高速开关，执行保护动作。电路原理图如下：

1、下面介绍保护IC个引脚功能：VDD是IC电源正极，VSS是电源负极，V-是过流/短路检测端，Dout是放电保护执行端，Cout是充电保护执行端。

2、保护板端口说明：B+、B-分别是接电芯正极、负极；P+、P-分别是保护板输出的正极、负极；T为温度电阻（NTC）端口，一般需要与用电器的MCU配合产生保护动作，后面会介绍，这个端口有时也标为ID，意即身份识别端口，这时，图上的R3一般为固定阻值的电阻，让用电器的CPU辨别是否为指定的电池。

保护板工作过程： 1、激活保护板的方法：当保护板P+、P-没有输出处于保护状态，可以短路B-、P-来激活保护板，这时，Dout、Cout均会处于低电平（保护IC此两端口是高电平保护，低电平常态）状态打开两个MOS开关。

2、充电：P+、P-分别接充电器的正负极，充电电流经过两个MOS对电芯进行充电。这时，IC的VDD、VSS既是电源端，也是电芯电压检测端（经R1）。随着充电的进行，电芯电压逐渐升高，当升高到保护IC门限电压（一般是4.30V，通常称为过充保护电压）时，Cout随即输出高电平将对应那个MOS关断，充电回路也被断开。过充保护后，电芯电压会下降，当下降到IC门限电压（一般为4.10V，通常称为过充保护恢复电压）时，Cout恢复低电平状态打开MOS开关。

郑州正方科技：

锂电池的安全性能依然是人们考虑的主要问题之一，为此，工信部也发布了一条名为《电动自行车锂电池规格尺寸》的声明书，其目的就是为了解决市场上一锂电池鱼龙混杂这一现象，因为电动自行车上的锂电池组是由多节锂电池组成，所以也是增加锂电池安全性的一种手段。

然而决定锂电池安全性的，除了自身的电芯质量就是锂电池保护板了。锂电池保护板是让锂电池安全系数上升的直接方法，也是最有效的手段。锂电池最为忌惮的就是过充过放以及短路还有就是过热。过充和过放直接导致的后果就是使得锂电池本身的损耗加大，其性能以及使用循环周期都会倒退一大步，而且最主要的一点，如果长时间的过充过放很可能会导致锂电池本身发生短路现象。

不管是直接短路还是间接造成短路。短路对于锂电池来讲是一件很可怕的事情，网上发生的一些关于锂电池爆炸的新闻都是因为锂电池本身发生了短路现象，使得锂电池内部瞬间电流急剧增大，最终撑破外壳，发生爆炸。造成了很多人员伤亡。锂电池保护板起初也正是为了解决锂电池的短路问题才被生产出来的。

除了短路，对于锂电池影响很大的则是温度。其实受温度影响最大的是锂电池保护板，如果一节锂电池在高温下工作，先不说自身电芯收到的影响，锂电池保护板中的热敏电阻以及MOS管在长时间的高温下会逐渐忍受不了这种温度，从而受到损坏，一旦保护板中的MOS管以及IC芯片受到损坏，那么锂电池保护板的保护板功能就会失效，此时高温状态下工作的锂电池发生意外的几率可就大大提高了。而且造成的后果会更严重。

高温状态下的锂电池除了安全性能不能得到保证，最主要的一点就是对于锂电池自身的损耗也是极大的。长时间的在高温状态下工作，会使得锂电池的性能大幅度下降，而且锂电池的容量也会逐渐减小。这也就是为什么我们的手机电池或者笔记本锂电池经常不关机或者使用时间过长，这样工作一点时间后，很多人都发现，自己的电池不耐用了，充满电后，很快就被使用待机，主要原因就是上述所讲的温度。

锂电池保护板工作原理

锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01 配MOS管8205A进行讲解:

锂电池保护板其正常工作过程为:

当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚 、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。

2.保护板过放电保护控制原理: 当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V，8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上充电电压后，DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第1脚输出高电压，使8205A内的过放电控制管导通，即电芯的B-与保护板的P-又重新接上，电芯经充电器直接充电。

4.保护板过充电保护控制原理:

当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立即断开第3脚的输出电压，使第3脚电压变为0V，8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的充电回路被切断，电芯将停止充电。保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上放电负载后，因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01 停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压，使8205A内的过充电控制管导通，即电芯的B-与保护板P-又重新接上，电芯又能进行正常的充放电.

锂电池保护板工作原理

锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01 配MOS管8205A进行讲解:

锂电池保护板其正常工作过程为:

当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚 、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。

2.保护板过放电保护控制原理: 当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V，8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上充电电压后，DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第1脚输出高电压，使8205A内的过放电控制管导通，即电芯的B-与保护板的P-又重新接上，电芯经充电器直接充电。

4.保护板过充电保护控制原理:

当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立即断开第3脚的输出电压，使第3脚电压变为0V，8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的充电回路被切断，电芯将停止充电。保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上放电负载后，因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01 停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压，使8205A内的过充电控制管导通，即电芯的B-与保护板P-又重新接上，电芯又能进行正常的充放电.