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锂电池组的充放电及保护BG1CEP/060214A锂电池组，通常是单节的3.6V/3.7V可充电锂电池通过多只串联/并联组合而成，同时配有充放电保护电路用来保护电池和用电设备。
如果是智能电池组，它还会通过SMBUS总线为用电设备提供电池组的状态信息。
常见的电池组合方式有以下几种：（1） 单节比如手机电池，MP3/MP4和游戏机等。
（2） 两节串联比如数码相机，摄像机的小容量电池，对讲机电池等。
（3） 两并/两串比如DV的中/大容量电池，部分超便携的笔记本电脑电池等。
（4） 三串最常见的就是超薄笔记本电脑的电池。
（3） 其他组合两并三串，三并三串，两并四串，三并四串，四并三串等组合也经常在笔记本电池中看到。
还有一些N并M串的形式被某些锂电发烧友采用。
这些为便携式设备批量生产的锂电池组的电池都经过严格的容量配对挑选，保证用于同一个电池组的电池有相同的容量。
在组合中如果有容量偏差过大的电池存在，将极大地危害到电池组的安全和使用寿命。
大多数锂充电电池的充放电保护电路包含：（1） 单独每节电池的电压检测，由此来判断是否过充电或过放电。
（2） 电池组充放电电流检测，由此来判断是否存在过流。
（3） 电池温度检测。
（4） 充放电禁止和保护延时。
（5）* 充电调理控制（6）* 放电调理控制（7）** SMBUS主控芯片其中（1）里的过充电检测电压，过充电释放电压，过放电检测电压，过放电释放电压都是可以配置的，用以配合3.6V标准和3.7V标准的电池。
一个完备的电池保护电路应该包含以上各项内容，但在实际应用中会根据用电设备的具体情况酌情增减。
比如是否需要SMBUS等。
但在应用中，我们经常会忽略第（5）和第（6）项。
让我们来看一下一个电池组在使用中的实际情况：一个锂电池组被生产出来后被充满电，同时厂家会在控制器中写入“现在容量是100%/Capacity 100%”，“健康状况100%/Wear 100%”，“充放电次数0”等信息。
锂离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性.本文详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要求.近年来,PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源.锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化.针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池.由于锂离子电池能量密度高,因此难以确保电池的安全性.在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,从而降低可充电次数.锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性,并防止特性劣化.锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率MOSFET所构成,其中保护IC监视电池电压,当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池,保护IC的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流/短路保护.过度充电保护过度充电保护IC的原理为:当外部充电器对锂电池充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态.此时,保护IC需检测电池电压,当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)即激活过度充电保护,将功率MOS由开转为关断,进而截止充电.另外, 还必须注意因噪声所产生的过度充电检出误动作,以免判定为过充保护.因此,需要设定延迟时间,并且延迟时间不能短于噪声的持续时间.过度放电保护在过度放电的情况下,电解液因分解而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低.采用锂电池保护IC可以避免过度放电现象发生,实现电池保护功能.过度放电保护IC原理:为了防止锂电池的过度放电状态,假设锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过度放电电压检测点(假定为2.3V)时将激活过度放电保护,使功率MOSFET由开转变为关断而截止放电,以避免电池过度放电现象发生,并将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅0.1uA.当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除.另外,考虑到脉冲放电的情况,过放电检测电路设有延迟时间以避免发生误动作.过电流及短路电流因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路,为确保安全,必须使其立即停止放电.过电流保护IC原理为,当放电电流过大或短路情况发生时,保护IC将激活过(短路)电流保护,此时过电流的检测是将功率MOSFET的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形,如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电,计算公式为: V-=I×Rds(on)×2(V-为过电流检测电压,I为放电电流).假设V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,则保护电流的大小为I=4A.同样地,过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时发生误动作.通常在过电流发生后,若能去除过电流因素(例如马上与负载脱离),将会恢复其正常状态,可以再进行正常的充放电动作.锂电池保护IC的新功能除了上述的锂电池保护IC功能之外,下面这些新的功能同样值得关注:1. 充电时的过电流保护当连接充电器进行充电时突然发生过电流(如充电器损坏),电路立即进行过电流检测,此时Cout 将由高转为低,功率MOSFET由开转为关断,实现保护功能.V-(Vdet4过电流检测电压,Vdet4为-0.1V)=I(充电电流)×Rds(on)×22. 过度充电时的锁定模式通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间,然后就会将功率MOSFET关断以达到保护的目的,当锂电池电压一直下降到解除点(过度充电滞后电压)时就会恢复,此时又会继续充电-保护-放电-充电-放电.这种状态的安全性问题将无法获得有效解决,锂电池将一直重复着充电-放电-充电-放电的动作,功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态,这样可能会使MOSFET变热,还会降低电池寿命,因此锁定模式很重要.假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式,MOSFET将不会变热,且安全性相对提高很多.在过度充电保护之后,只要充电器连接在电池包上,此时将进入过充锁定模式.此时,即使锂电池电压下降也不会发生再充电的情形,将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态.3. 减小保护电路组件尺寸将过度充电和短路保护用的延迟电容集成到到保护IC里面,以减小保护电路组件尺寸.对保护IC性能的要求1. 过度充电保护的高精度化当锂离子电池有过度充电状态时,为防止因温度上升所导致的内压上升,须截止充电状态.保护IC 将检测电池电压,当检测到过度充电时,则过度充电检测的功率MOSFET使之关断而截止充电.此时应注意的是过度充电的检测电压的高精度化,在电池充电时,使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题,同时兼顾到安全性问题,因此需要在达到容许电压时截止充电状态.要同时符合这两个条件,必须有高精度的检测器,目前检测器的精度为25mV,该精度将有待于进一步提高.2. 降低保护IC的耗电随着使用时间的增加,已充过电的锂离子电池电压会逐渐降低,最后低到规格标准值以下,此时就需要再度充电.若未充电而继续使用,可能造成由于过度放电而使电池不能继续使用.为防止过度放电,保护IC必须检测电池电压,一旦达到过度放电检测电压以下,就得使放电一方的功率MOSFET 关断而截止放电.但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在,因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度.3. 过电流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求因不明原因导致短路时必须立即停止放电.过电流的检测是以功率MOSFET的Rds(on)为感应阻抗,以监视其电压的下降,此时的电压若比过电流检测电压还高时即停止放电.为了使功率MOSFET的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效应用,需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为20mΩ~30mΩ,这样过电流检测电压就可较低.4. 耐高电压电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生,因此保护IC应满足耐高压的要求.5. 低电池功耗在保护状态时,其静态耗电流必须要小0.1uA.6. 零伏可充电有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V,故保护IC需要在0V 时也可以实现充电.保护IC发展展望如前所述,未来保护IC将进一步提高检测电压的精度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等,同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点.在封装方面,目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装,将来还有CSP封装,甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求.在功能方面,保护IC不需要集成所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大大减少成本及尺寸.当然,功能组件单晶体化是不变的目标,如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等外围电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组,但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低,难以与其它IC集成,即使以特殊技术制成单芯片,恐怕成本将会过高.因此,保护IC的单晶体化将需一段时间来解决.。
电动自行车锂电池充放电保护方案Ｌｉ＿ｉｏｎＢａｔｔｅｒｙＣｈａｒｇｅ—ｄｉｓｃｈａｒｇｅＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＢｉｃｙｃｌｅ栏目编辑Ｉｌ莫怡欣ＩＩ利尔达科技有限公司技术部张军元摘要：本文从电动自行车能源转变趋势论述了采用超低功耗、高性能ＭＳＰ４３０Ｆ２０Ｘ３设计电动自行车的锂电池充、放电保护电路的方案。
该方案从系统架构、充放电电路、检测及保护电路设计的每一个细节论述设计的全过程，为电动自行车电源的设计者提供了比较全面的参考。
关键词：ＭＳＰ４３０Ｆ２０Ｘ３，超低功耗，锂电池，电动自行车，充电方式温度、限定充电时间，为电池提供附加保护。
采用集成度高，超低功耗的ＭＳＰ４３０Ｆ２０Ｘ３系列的单片机做此方案具有优势。
ＭＳＰ４３０Ｆ２０Ｘ３系列为高速、低功耗、模数混合信号单片机，集成度高，功能强，体积小，低功耗。
它适用于小型产品设计中寻求较高精度测量的应用。
随着电动自行车使用的逐渐普及，电动自行车的能源也成为众人关心的焦点。
以前所使Ｍ。
ｓＰ４了ｆ）心０Ｊ『３的结构静性用的铅蓄电池体积大，质量重且不回收会污染与其它类型的单片机相比，环境，而锂离子电池正在成为铅蓄电池的替代ＭＳＰ４３０Ｆ２０Ｘ３系列有以下特性：品，它以具有较高的能量重量比和能量体积・低电压范围１．８～３．６Ｖ；比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿・超低功耗五种省电模式；命较长的优点成为电动自行车的首选能源。
・从待机到唤醒不超过１“Ｓ；目前应用于电动自行车的多为３并ｌＯ串或・１６位精简指令集；４并１０串电池组。
但它对充电器、保护电路的・带２个捕获／比较寄存器的１６位定时器要求比较苛刻。
要求较高的控制精度（精度高ＴｉｍｅｒＡ＿２；于１％），充电方式是恒流恒压方式，有过压充电・集成差分ＰＧＡ输入和内部参考电压的１６保护。
且能对于电压过低的电池进行预充，充位Ａ／Ｄ；图１充放电保护结构电终止检测除电压检测外，还需采用其他的辅・通用串行接Ｉ：１（ＵＳＩ），支持ＳＰＩ和ＦＣ；框图助方法作为防止过充的后备措施，如检测电池・电源电压监测。
锂电池的一些保护措施以下资料由:电鱼机锂电池提供锂电池芯过充到电压高于4.2V后，会开始产生副作用。
过充电压愈高，危险性也跟着愈高。
锂电芯电压高于4.2V 后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。
如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。
这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。
这些锂金属结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。
有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。
因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。
最理想的充电电压上限为4.2V。
锂电芯放电时也要有电压下限。
当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。
又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V 才停止。
锂电池从3.0V放电到2.4V这段期间，所释放的能量只占电池容量的3%左右。
因此，3.0V是一个理想的放电截止电压。
充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。
电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面。
这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。
万一电池外壳破裂，就会爆炸。
因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。
一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保护板主要就是提供这三项保护。
但是，保护板的这三项保护显然是不够的，全球锂电池爆炸事件还是频传。
要确保电池系统的安全性，必须对电池爆炸的原因，进行更仔细的分析。
航模锂电定义主要应用于航模飞机系列玩具的锂电池，具有高倍率、安全等特点。
* 超安全型系列；3C 10V 过充不燃烧、不爆炸；电池充满电后短路针刺不燃烧、不爆炸；* 最高可以10～20C连续大电流放电，并具备20C～40C短时间脉冲能力。
锂电池组保护板平衡充电解决方案文章摘自：凌力尔特技术论坛-与非网本文针对动力锂电池成组使用，各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护，充电过程中要实现整组电池平衡充电的问题，介绍了一种采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进展保护的含平衡充电功能的电池组保护板的设计方案。
经过仿真结果和工业消费应用证明，该保护板的保护功能完善，工作稳定，性价比高。
常用的平衡充电技术包括恒定分流电阻平衡充电、通断分流电阻平衡充电、平均电池电压平衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器平衡充电、电感平衡充电等。
成组的锂电池串联充电时，应保证每节电池平衡充电，否那么使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。
而现有的单节锂电池保护芯片均不含平衡充电控制功能，多节锂电池保护芯片平衡充电控制功能需要外接CPU;通过和保护芯片的串行通讯〔如I2C总线〕来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。
1 锂电池组保护板平衡充电原理构造采用单节锂电池保护芯片设计的具备平衡充电才能的锂电池组保护板构造框图如下列图1所示。
图1锂电池组保护板构造框图其中：1为单节锂离子电池；2为充电过电压分流放电支路电阻；3为分流放电支路控制用开关器件；4为过流检测保护电阻；5为省略的锂电池保护芯片及电路连接局部；6为单节锂电池保护芯片〔一般包括充电控制引脚CO,放电控制引脚DO,放电过电流及短路检测引脚VM,电池正端VDD,电池负端VSS等〕；7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极；8为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极；9为充电控制开关器件；10为放电控制开关器件；11为控制电路；12为主电路；13为分流放电支路。
单节锂电池保护芯片数目根据锂电池组电池数目确定，串联使用，分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进展保护。
锂电池保护方案
保护锂电池的方案包括以下几个方面：
1.避免过度放电：锂电池的过度放电可能会导致电池损坏，甚至无
法恢复。
因此，尽量避免将锂电池放电至过低的电量。
一般来说，当电池电量低于20%时，应尽快给电池充电。
2.避免过度充电：锂电池的过度充电同样会对电池造成损害，因此，
避免将锂电池长时间放在充电器上充电，以防止过度充电。
当锂电池电量达到100%后，应及时断开充电器。
3.避免过热：锂电池过热可能导致电池容量下降、寿命缩短甚至起
火等安全问题。
因此，在使用锂电池时，应尽量避免过度曝光于高温环境中，尤其是避免长时间在高温下充电或使用。
4.避免受损：锂电池的外壳应保持完好无损，如果发现有明显的物
理损坏，如凹陷、钝器撞击等，应立即停止使用，并寻求专业维修支持。
此外，避免将锂电池与金属物品放在一起，以防止短路引发安全问题。
5.适当储存：如果长时间不使用锂电池，应将其储存在适当的环境
中。
一般来说，储存温度应在15°C至25°C之间，同时要避免过度放电或过度充电。
6.使用合适的充电器和配件：使用符合锂电池标准且品质可靠的充
电器和配件，以确保充电过程的稳定性和安全性。
7.定期检查和维护：定期检查锂电池的状态，确保其正常工作。
如
发现异常，如异常发热、容量明显下降等，应及时咨询专业人员或更换电池。
锂电池是一种高效、可靠的能源存储解决方案，但仍需妥善使用和保护。
遵循上述保护方案，可以最大程度地确保锂电池的使用安全性和性能稳定性。
如有需要或疑问，建议请咨询相关专业人士。
手机锂离子电池的保护电路与充电器 上世纪90年代市面上自推出可充锂离子电池以来,由于其价格低廉,容量大,无记忆等特性而深受广大群众的喜爱,特别是在携带式的电器通讯设备中(例手机,MPG 随身听，便携式DV 摄录机,数码相机,笔记本电脑等), 锂离子电池己成为主流或首选品种，故当前了解锂离子电池的简单原理和充放电知识,己成为推行现代教育技术，不可忽略的内容。
手机使用的锂离子电池,阳极通常是铜片或石墨电极组成,阴极通常是二氧化锂组成,电池充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子,锂离子向阳极移动并与电子合成锂原子,放电时,阳极表面锂原子又电离成锂离子和电子，锂离子移动到阴极处重新结合成锂原子,由于电池内锂总是以离子形态出现,故称锂离子电池。
锂离子电池每一个单体电压约为3.6V ,工作时电压会随时间增大而徐徐下降,所以手机上能通过电路检测出电池的即时电压,从而显示剩余电量,以便及时充电。
常用手机锂离子电池单体的充电电压最好保持在4.1V 左右,充电电流通常限制在500mA 以下,放电电流不应超过1500mA 。
放电电压不应低于2.2V ,否则会造成锂离子电池永久性损坏，故一般锂离子电池内部都按置保护电路，由于锂离子电池,对环境温度敏感,正常工作温度应为-200 C —600C,所以有一些锂离子电池壳内除通常配有完善的过流过压保护电路外还配有温度保护电路。
保护电路一般由3-6片小型贴片集成电路和大量贴片三极管,电阻,电容等组成,双面焊接在一小块印刷线路板上,性能一般都很优异.检测锂离子电池内部的电压电流保护电路最简单的方法是用多用表的直流电流档，将其量程拨在2.5A以上，然后短时间将两个表笔分别接电池，+,- ，两极，测定电池的短路电流, 如表针只抖动一下就显示没电了, 表明电池内部有保护电路,该电路已处于保护状态, 电池自动暂时失去了供电能力, 此时需要将电池放入充电器中, 充电一两秒, 解除短路保护状态后又能正常使用了, 否则说明电池内部根本没有保护电路或电路已损坏。
PDVD锂离子电池保护板方案介绍一. 保护板的组成PDVD保护板一般由两大部分组成:保护线路和充电线路A. 保护线路一般由专用两节锂电保护芯片组成,比较流行的品牌为日本精工(SEIKO)和美之美(MITSUMI)B. 充电线路一般由充电控制和充电指示两部分组成,一般由专用芯片(如TI公司BQ2000、BQ2057),DC/DC芯片或MCU芯片等组成.二.电芯保护原理在锂离子电池使用过程中,为避免使用者的错误使用而造成电池升温,电池内电解液的分解而产生气体使其内压上升,金属锂等的释出而造成有起火及破裂的危险,以及过放电电池使电池特性劣化等各种原因,在锂离子电池回路中匀要采用保护电路。
对锂离子充电电池的保护，必须有以下3个保护功能,以保证电池的安全性和可靠性。
1.过充保护防止电池的特性劣化、起火及破裂，确保安全性。
2.过放保护防止电池的特性劣化，确保电池的使用寿命。
3.过电流保护防止MOSFET的破坏，短路保护及确保搬运时的安全性。
基本控制原理如下图所示:FET1 FET2注:U1为保护板保护IC(DO为放电保护控制端,CO为充电保护控制端)，U2为MOSFET管保护回路主要由保护IC和两个MOSFET管构成,保护IC同时检测电池B1、B2两端电压并控制两个MOSFET管的通断。
对电池进行充电，当电池B1或B2电压充至过放保护电压以上时，经适当延时后将发生过充保护，保护IC通过CO端控制FET2的栅极使其断开，截断回路电流起到保护作用。
对电池进行放电，当电池B1或B2电压放至过放保护电压值以下时，经适当延时将发生过放保护，保护IC通过DO端控制FET1的栅极使其断开，截断回路电流起到保护作用。
当P+和P-端发生短路时,保护IC通过DO端控制FET2的栅极使其断开, 截断回路电流起到保护作用。
其中R1为保护IC提供电源并为过充检测提供回路，R2为过流和短路检测提供检测端。
二. 充电控制原理锂电池充电采用恒流转恒压(CC/CV)方式,充电特性曲线如下图示.充电过程主要由恒流和恒压两阶段构成,线路中采用的芯片主要是对充电电流和充电电压及转灯指示进行控制,以完成整个充电过程.充电开始时,线路提供恒定电流对电芯进行充电,当电芯电压接近8.4V时,充电转为恒压充电,充电电流逐渐减小至充电结束电流并转灯指示充电结束.三. 方案介绍1. 方案一A. 组成芯片充电控制IC:BQ2000保护IC:S8232或MM1292B. 方案特点优点:※过充,过放,过流,短路保护功能可靠齐全※充电控制含预充电(脉冲充电),恒流充电,恒压充电※监控充电时电芯表面温度,温度异常时切断充电电流※可设充电时间限制,在规定时间内切断充电电流※最小电流终止充电※转灯指示, 预充电时LED红绿闪烁,快充时亮红色,充满时亮绿色※恒压电压准确,精度高于1%※高低边电流检测※开关频率高达500KHz,提高充电效率缺点:※外围元件较多,成本较高※充电电流控制精度±20%略高C. 线路图保护部分:充电部分:A. 组成芯片充电控制IC:BQ2057保护IC:S8232或MM1292B. 方案特点优点:※过充,过放,过流,短路保护功能可靠齐全※充电控制含预充电(脉冲充电),恒流充电,恒压充电※监控充电时电芯表面温度,温度异常时切断充电电流※最小电流终止充电※转灯指示, 预充电时LED红绿闪烁,快充时亮红色,充满时亮绿色※恒压精度高于1%※动态内阻补偿,减小充电时间※高低边电流检测※外围元件少,体积空间小,成本较低※充电电流控制精度±10%缺点:※线性控制方式,充电效率不及开关控制方式C. 线路图保护部分:同方案一充电部分:A. 组成芯片充电控制IC:DC/DC MC36063A 运放:LM358 保护IC:S8232或MM1292B.方案特点优点:※开关频率达100KHZ,效率较高※元件较少,成本低※充电LED指示,充电红色,充满绿色※有限流功能※ CC/CV充电※输入电压范围大缺点:※充电保护功能少※转灯时继续充电,不切断充电电流※恒压电压精度2%较低※限流精度16%较高C.线路图4. 方案四A. 组成芯片充电控制IC:MCU JTI301C保护IC:VG202B.方案特点优点:※智慧型电池容量及效能管理※独立分容控制※电池容量预估及显示※充电控制含预充电,恒流充电,恒压充电※充电过程中,自动评估电池实际容量,达到自学习及容量估计功能※控制电池充电电压上限,关断充电电流(软件控制)※控制电池放电电压下限,关断放电回路(软件控制)※电池无放电或充电时自动进入省电模式※硬件软件双重保护※ LCD/LED显示充电状态缺点:※元件较多,成本较高C.线路图四. 常见问题及解决措施1. 电芯不匹配,导致电池性能变差,寿命缩短2. 恒压控制精度不够,导致电池过充或充不满3. 最终电流检测方式不同,导致充不满或过充4. 保护失效,发生安全问题E-MAIL: zqrqin@Nov 12 2002。
1. 介绍3.7v锂电池充电保护电路的作用和重要性2. 分析3.7v锂电池充电保护电路的工作原理和组成部分3. 详细解释3.7v锂电池充电保护电路的设计要点和注意事项4. 探讨3.7v锂电池充电保护电路的改进和未来发展方向在现代电子设备中，3.7v锂电池是一种非常常见的电池类型。
然而，由于锂电池特性的限制，需要使用特定的电路来进行充电保护，以确保电池的安全和稳定性。
本文将介绍简单的3.7v锂电池充电保护电路，包括其作用、工作原理、设计要点和未来发展方向。
1. 介绍3.7v锂电池充电保护电路的作用和重要性3.7v锂电池充电保护电路是用来监控和控制锂电池充电过程的电路。
它的作用在于保护锂电池免受过充和过放的损害，并确保充电电流和电压在安全范围内。
这对于延长锂电池的使用寿命、提高其安全性和稳定性至关重要。
2. 分析3.7v锂电池充电保护电路的工作原理和组成部分3.7v锂电池充电保护电路主要由充电管理芯片、电池管理芯片和保护电路三个部分组成。
充电管理芯片负责控制充电电压和电流，以及监测电池的充电状态。
电池管理芯片则负责监测电池的电压、温度和状态，以及控制放电和充电过程。
保护电路主要由过压保护、欠压保护和温度保护三部分组成，可以在电池出现异常情况时及时切断充电或放电电路，保护电池和电路的安全。
3. 详细解释3.7v锂电池充电保护电路的设计要点和注意事项设计3.7v锂电池充电保护电路的关键要点包括合理选择充电管理芯片和电池管理芯片、确定合适的过压保护和欠压保护参数、合理布局电路以确保信号传输的稳定性和可靠性。
还需要注意电路的功耗、成本和体积，以及与其他电路的兼容性和可集成性。
在设计过程中还需要充分考虑到电池的特性和使用环境，尽量减小设计误差和风险。
4. 探讨3.7v锂电池充电保护电路的改进和未来发展方向为了提高3.7v锂电池充电保护电路的性能和可靠性，可以从以下几个方面进行改进：提高充放电效率和速度、降低静态功耗和过压波动、提高温度控制和保护的准确性、增强防误触发功能。
锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池：锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。
充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。
放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。
所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。
因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。
锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。
镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。
镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。
二、锂电池的特点：1、具有更高的重量能量比、体积能量比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。
锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。
正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。
锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；9、成本高。
与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。
三、锂电池的内部结构：锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。
电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。
负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。
电池内充有有机电解质溶液。
另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。
方案一：BP2971 电源管理芯片特点·输入电压区间（Pack+）：Vss-0.3V～12V·FET 驱动CHG和DSG FET驱动输出·监测项过充监测过放监测充电过流监测放电过流监测短路监测·零充电电压，当无电池插入·工作温度区间： Ta= -40～85℃·封装形式: 6引脚 DSE（1.50mm 1.50mm 0.75mm）应用·笔记本电脑·手机·便携式设备绝对最大额定值·输入电源电压：-4.5V～7V·最大工作放电电流：7A·最大充电电流： 4.5A·过充保护电压（OVP）：4.275V·过充压延迟：1.2s·过充保护电压（释放值）：4.175V·过放保护电压（UVP）：2.8V·过放压延迟：150ms·过放保护电压（释放值）：2.9V·充电过流电压（OCC）：-70mV·充电过流延迟：9ms·放电过流电压（OCD）：100mV·放电过流延迟：18ms·负载短路电压：500mV·负载短路监测延迟：250us·负载短路电压（释放值）：1V典型应用及原理图图1：BP2971应用原理图引脚功能NC（引脚1）：无用引脚。
COUT（引脚2）：充电FET驱动。
此引脚从高电平变为低电平，当过充电压被V-引脚所监测到DOUT（引脚3）：放电FET驱动。
此引脚从高电平变为低电平，当过放电压被V-引脚所监测到VSS (引脚4)：负电池链接端。
此引脚用于电池负极的接地参考电压BAT（引脚5）：正电池连接端。
将电池的正端连接到此管脚。
并用0.1uF的输入电容接地。
V-（引脚6）：电压监测点。
此引脚用于监测故障电压，例如过冲，过放，过流以及短路电压。
芯片功能原理图芯片功能性模式正常工作：该芯片同时检引脚5（BAT）引脚4（VSS）之间电压差和引脚6（V-）引脚4（VSS）之间的电压差去控制电池的充放电。
这个系统处于正常工作模式，当电池电压小于过充电压并且大于过放电压且引脚6（V-）的电压在充电过流和放电过流电压之间。
如果满足以上条件，引脚2（COUT）和引脚3（DOUT）会输出高电平使电池正常工作。
过充模式：在充电时当电池电压大于过充监测电压（V），进入该模式。
如果OVP）, 引脚2（COUT）将转为低电平去断开充电该情况持续超过过充监测延迟（TOVDO回路。
当以下情况下，过充模式将被退出：·如果引脚V-电压大于过充监测电压（V）且电池电压降到过充释放电以OCC_Min下，将退出过充模式。
·如果引脚V-电压大于或等于过放监测电压（V）且电池电压降到过充监测OCD电压以下，将退出过充模式。
过放模式：如果电池电压低于过放监测电压的时间超过过放监测延迟，引脚3）内拉（DOUT）将转为低电平断开放电回路。
在此情况下，V-引脚被电阻（RV-D起置BAT引脚。
引脚V-和BAT的电压差将会是1.3V或者更低。
电流消耗也会降到低）。
低耗能模式将会解除当充电器连入并且引脚V-和BAT的电压耗能电流（ISTANDBY差大于1.3V。
在过放模式下，如果充电器连入电池且引脚V-的电压小于-0.7V，一旦电池电压），过放模式将被退出且启动引脚DOUT闭合放电回路。
超过过放监测电压（VUVP在过放模式下，如果充电器连入电池且引脚V-的电压大于-0.7V，一旦电池电压），过放模式将被退出且启动引脚DOUT闭合放电超过过放监测释放电压（VUVP+Hys回路。
放电过流（放电过流或负载短路）：当电池处于正常工作状态时，如果引脚V-等于或大于放电过流监测电流的时间超过放电过流监测延迟，引脚DOUT电平将被拉低使放电回路断开。
当Pack+和Pack-之间的电阻增至激活电阻，系统回到正常工作状态。
当V-引脚的电压降至BAT—1V或者更低，Pack+和Pack-之间电阻处于激活电阻或者连接充电器去退出放电过流模式。
充电过流：当电池处于正常工作状态时，如果引脚V-小于充电过流监测电流的时间超过充电过流监测延迟，引脚COUT电平将被拉低使充电回路断开。
当拔掉充电器，在V-引脚恢复到充电过流监测电压或者更高的电压时，系统将回到正常工作状态充电过流监测功能缺失，当系统处于过放模式。
使用注意事项1、当首次连接电池时，放电回路没有激活。
需要短路V-引脚和VSS引脚或者连接充电端的PACK+和PACK-。
2、如果电池过充大于过充监测电压且连接负载，放电过流监测和短路监测功能将缺失直到电池电压降到过充监测电压以下。
因为电池内阻处于欧姆的十阶，所以输出端的负载会使电压迅速降低从而使过流监测和短路监测功能在过充释放延迟之后恢复。
3、当在过充后连接充电器，过充模式不会被退出即使电池电压已经降到过充释放电压以下。
过充模式可被退出当拔掉充电器。
4、一些电池供应商不推荐给零电压的电池充电，具体联系供应商之后再决定是否需要零电压充电功能。
5、零电压充电功能优先于充电过流监测工能。
在电池电压小于过房监测电压时，零电压充电功能将强行充电并使充电过流监测工能禁止电路设计准则1.确保FETs外电路有足够的散热，散热率基于参数的极值。
2.在连接两个FET开关时，应尽可能的靠近。
3.连接在引脚BAT上的RC过滤器应尽可能的靠近IC端口。
参考电路：方案二：MCP73831/2特点·线性充电管理整合的通路晶体管整合的电流感应反向放电保护·高精确率电压管理·电压管理选择：4.20V，4.35V，4.40V,4.5V·可编程的充电电流：15mA，500mA·可选的预调节：10%，20%，40% 或 disable·可选的充电结束调节：5%，7.5%,10%，20%·充电输出MCP73831MCP73832·端口调节·温度区间：-40°C ～+85°C·封装形式：8引脚（2mm 3mm DFN）5引脚（SOT-23）应用·锂离子、锂聚合物电池充电器·手机·便携式设备·数字相机·MP3播放器·蓝牙设备·USB充电器绝对最大额定值·VDD： 7V·VSS： -0.3～(VDD+0.3)V：内部限制·最大接合点温度Tj·储存温度： -65°C ～+150°C ·人体模型（1.5k 与100nF相串联）大于4kV·机器模型（200pF，无串联电阻） 400V典型应用及原理图图1：MCP738312应用原理图引脚功能VDD（引脚1-2）：供给电压推荐为[V(typical)+0.3V～6V]，用最小4.7uF电REG容连至VSS。
VBAT（引脚3-4）：连接到电池正极。
内连于P通道MOSFET晶体管的漏极（Drain）。
用最小4.7uF电容连至VSS。
STAT（引脚5）：此引脚输出连接于LED指示灯，起模式转换指示功能。
其电阻上端也可连入微型控制器。
VSS (引脚6)：连入电池负极NC（引脚7）：无用引脚PROG（引脚8）：起预调节作用，用电阻与VSS相连来测量充放电电流。
EP（引脚9）：一个内电子连接存在于EP和VSS之间。
两点必须在PCB板上的等压处相连。
芯片功能原理图模式流程图参考电路方案三：CN3052A /CN3052B简介：CN3052A/CN3052B是可以对单节锂离子或者锂-聚合物电池进行恒流/恒压充电的充电器电路。
该器件内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管，因此只需要极少的外围元器件，非常适用于便携式应用的领域。
特点：可以用USB口或交流适配器对单节锂电池充电片内功率晶体管不需要外部阻流二极管和电流检测电阻输出电压4.2V，精度可达1%在电池电压较低时采用小电流的预充电模式用户可编程的持续充电电流可达500mA采用恒流/恒压充电模式电源电压掉电时自动进入低功耗的睡眠模式状态指示输出可驱动LED或与单片机接口电池温度监测功能芯片使能输入端封装形式SOP8和MSOP8产品无铅化应用：移动电话电子词典数码相机MP3播放器蓝牙应用各种充电器应用电路：（充电状态用红色LED指示，充电结束状态用绿色LED指示）同时应用USB接口和墙上适配器为锂电池充电，当墙上适配器有电时，则使用墙上适配器充电；当墙上适配器没电时，则使用USB接口为锂电池充电。
本应用电路只给出输入电源的连接，其它管脚的连接参照前面的应用电路。
功能框图：管脚功能描述TEMP （引脚1）：电池温度检测输入端。
将TEMP 管脚接到电池的NTC 传感器的输出端。
如果TEMP 管脚的电压小于输入电压的45%或者大于输入电压的80%超过0.15秒，意味着电池温度过低或过高，则充电将被暂停，FAULT 管脚被拉到低电平，表示进入电池故障状态。
如果TEMP 在输入电压的45%和80%之间超过0.15秒，则电池故障状态将被清除，FAULT 管脚为高阻态，充电将继续。
如果将TEMP 管脚接到地，电池温度监测功能将被禁止。
ISET （引脚2）：恒流充电电流设置和充电电流监测端。
从ISET 管脚连接一个外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。
在预充电阶段，此管脚的电压被调制在0.2V ；在恒流充电阶段，此管脚的电压被调制在2V 。
在充电状态的所有模式，此管脚的电压都可以根据下面的公式来监测充电电流： I CH = (V ISET ×900)／R ISET GND （引脚3）：电源地VIN (引脚4)：输入电压正输入端。
此管脚的电压为内部电路的工作电源。
当V IN 与BAT 管脚的电压差小于40mv 时，CN3052A 将进入低功耗的睡眠模式，此时BAT 管脚的电流小于3uA 。
BAT （引脚5）：电池连接端。
将电池的正端连接到此管脚。
在芯片被禁止工作或者睡眠模式，BAT 管脚的电流小于3uA 。
BAT 管脚向电池提供充电电流和4.2V 的调制电压。
FAULT （引脚6）：漏极开路输出的电池故障状态指示端。
当TEMP 管脚的电压低于输入电压VIN 的45%或者高于输入电压VIN 的80%超过0.15秒时，表示电池温度过低或过高，FAULT 被内部开关下拉到低电平，指示处于电池故障状态。
除此以外，FAULT 管脚将处于高阻态。
CHRG （引脚7）：漏极开路输出的充电状态指示端。
当充电器向电池充电时，CHRG 管脚被内部开关拉到低电平，表示充电正在进行；否则CHRG 管脚处于高阻态。
