锂电池保护板工作原理及构成

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。3、放电：同样，在电池放电时，IC的VDD、VSS也会对电芯电压检测，当电芯电压下降到IC门限电压（一般是2.40V，通常称为过放保护电压）时，Dout随即输出高电平将对应那个MOS关断，放电回路被断开。过放保护后，电芯电压会上升，当上升到IC门限电压（一般为3.00V，通常称为过放保护恢复电压）时，Dout恢复低电平状态打开MOS开关。4、过流、短路：当放电过程中主回路电流大时（具体多少要参考保护板设计参数），由于MOS饱和导通也存在内阻，所以电流在流经B-、P-之间时MOS两端会产生压降，保护IC的V-和VSS（经过R2）会随时检测MOS两端的电压，当电压上升到IC保护门限（一般为0.15V，称为放电过流检测电压）时，Dout马上输出高电平将对应那个MOS关断，放电回路被断开。看到这里，大概有同学已经悟出，如果选用导通内阻低的MOS或者放电过流检测电压高的IC，是不是可以获得大的输出电流？答案是肯定的，但是也要考虑选用的MOS的功率和电芯的容量！5、NTC（T端口）的作用：当电池工作时，没有发生过充、过放或过流、短路等情况，而是由于工作时间太长，导致电芯温度上升（比如平常我们在用手机煲电话粥）很快。而NTC电阻紧贴电芯监测电芯温度，随着温度上升NTC阻值逐渐下降，用电器CPU发现了这个变化，当阻值下降到CPU设定值时，CPU即发出关机指令，让电池停止对其供电，只维持很小的待机电流，达到保护电池的目的。